基于DSP的IIR数字滤波器的设计与实现
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低 通 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 参 数 如 下 ： 采 样 率 为 １６０００Ｈｚ， 截 止 频 率 为 ５００Ｈｚ， 采 用 ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ 模 型 设 计 时 阶 数 为 ７ 阶 ， 在 ＭＡＴＬＡＢ６．５ 环 境 下 得 到 的 ｂ 系 数 和 ａ 系 数 如 表 １ 所示。
表 １ ７ 阶 ＩＩＲ 滤 波 器 系 数
借 助 于 计 算 机 强 大 的 仿 真 功 能 ， 在 ＭＡＴＬＡＢ 环 境 下 设 计 一 个 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 变 得 十 分 容 易 ［５］。但 是 要 在 ＤＳＰ 上 实 现 此 滤 波 器 功 能 ， 则 需 要 对 滤 波 器 的 结 构 、系 数 等 参
＊ 本 项 目 是 广 西 大 学 科 研 基 金 资 助 项 目 （ 编 号 ： Ｘ０６１０２７ ）
等 也 有 所 不 同 ［３］。 其 中 直 接 Ⅱ 型 仅 需 要 Ｎ 级 延 迟 单 元 ，
且可作为级联型和并联型结构中的基本单元， 是最常用
的 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 结 构 之 一 。
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 设 计 方 法 有 两 类 ［４］， 一 类 是 借 助 于
Байду номын сангаас
模拟滤波器的设计方法设计出模拟滤波器， 利用冲激响
个滤波器级联的形式， 每个滤波器的系数如表 ２ 所示。
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 是 １６ 位 ＤＳＰ 。在 ＣＣＳ 下 ， 它 的 浮 点 数
格 式 占 用 两 个 字 ， 即 ３２ｂｉｔ 。通 过 ＣＣＳ 的 数 据 输 入 输 出 功
能 和 ＲＴＤＸ 功 能 ， 可 以 随 时 观 察 ＤＳＰ 结 果 和 理 论 仿 真 结
数 进 行 改 进 。 下 面 以 一 个 低 通 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 芯
１１６ 欢迎网上投稿 ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｎ ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ 《电子技术应用》２００６ 年第 １１ 期
集成电路应用
片 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 上 的 实 现 为 例 ， 叙 述 其 实 现 过 程 。 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 是 ＤＳＰ 芯 片 的 主 要 供 应 商 ＴＩ 公 司 最
表 ２ ７ 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 级 联 后 每 个 滤 波 器 的 系 数
序号
１
２
ｂ０ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ０１０１３２４８９７８８
ｂ１ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ９８１７６８７８８９１５
ｂ２ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ９９５４７７４３０４８５
实 现 数 字 信 号 处 理 的 重 要 途 径 ［２］。 目 前 所 见 文 献 ， 多 数 ２ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 方 法 及 实 现 过 程
为 滤 波 器 的 模 型 设 计 ， 所 得 结 果 也 是 在 ＭＡＴＬＡＢ 等 实 验 ２ ． １ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 步 骤 和 条 件
ａ 系数 １
－ ６ ． １１７８１１６６０２７１ １６ ． ０８９９４９８１８０ － ２３ ． ５７７４０７０７９８８ ２０ ． ７８５９５９６４００９ － １１ ． ０２３２８９９８８４ ３ ． ２５５６４４８６３７５７ － ０ ． ４１３０３８１９７４４４２
从 理 论 上 说 ， 可 以 用 高 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 实 现 良 好
ｂ 系数 ５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ４ ． ０４４６５４４７８７６８ｅ － ００７ １ ． ２１３３９６３４３６３ｅ － ００６ ２ ． ０２２３２７２３９３８４ｅ － ００６ ２ ． ０２２３２７２３９３８４ｅ － ００６ １ ． ２１３３９６３４３６３ｅ － ００６ ４ ． ０４４６５４４７８７６８ｅ － ００７ ５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８
程序流 程如 图 ２。采用 间接 寻址 指向数 据存 储 单 元 ， 主 要 指 令 为 加 法 、乘 法 和 循 环 实 现 ， 这 些 都 可 以 通 过 ＭＡＣ 等 指 令 直 接 实 现 。 需 注 意 的 是 要 对 乘 法 运 算 结 果 进行溢出保护。另外， 因为主程序框架采用 Ｃ 结构， 而 算法由汇编语言实现， 所以要注意不同环境下寻址方式 的 区 别 ， 当 从 Ｃ 环 境 进 入 直 接 寻 址 时 ， 要 先 确 定 ＤＰ 值 ， 以 免 带 来 不 确 定 的 计 算 结 果 。数 据 采 集 时 要 先 通 过 ＤＳＰ 的 ＤＭＡ 功 能 将 输 入 数 据 保 存 在 外 部 ＳＲＡＭ 中 ， 采 样 结 束 后 再 将 要 滤 波 的 数 据 通 过 ＤＭＡ 载 入 内 部 ＲＡＭ 中 ， 从 而 提 高 处 理 速 度 。 考 虑 到 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 运 算 特 点 ， 某一时刻的输入数据参加一次运算后不再参与下次运 算， 只有各级滤波器输出结果需要参与多次运算， 因此 滤波结果和输入数据可以共用同一存储地址， 从而节省 存储空间。
的 滤 波 效 果 。 但 由 于 ＤＳＰ 本 身 有 限 字 长 和 精 度 的 因 素 ，
加 上 ＩＩＲ 滤 波 器 在 结 构 上 存 在 反 馈 回 路 ， 是 递 归 型 的 ，
再 者 高 阶 滤 波 器 参 数 的 动 态 范 围 很 大 。这 样 一 来 造 成 两
个后果： 结果溢出和误差增大， 从而导致算法无法在
实 现 较 好 的 选 频 特 性 等 特 点 ［１］， 得 到 了 广 泛 应 用 。 ＤＳＰ 芯片有适合于数字信号处理的软件资源和硬件资源， 是
关 系 和 物 理 上 可 实 现 的 系 统 传 递 函 数 Ｈ（ｚ）， 使 其 频 率 响 应 Ｈ（ｅｊ!）能 够 满 足 所 希 望 得 到 的 频 域 指 标 。
集成电路应用
基于 ＤＳＰ 的 ＩＩＲ 数字滤波器的设计与实现
杨达亮， 王巨丰 （ 广 西 大 学 电 气 工 程 学 院 ， 广 西 南 宁 ５３０００４）
摘 要 ： 叙 述 了 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 设 计 原 理 及 其 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 并 对 用 ＤＳＰ 实 现 ＩＩＲ 数 字 滤 波 的 方 法 进 行 了 分 析 。 用 ＭＡＴＬＡＢ 计 算 出 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 系 数 ， 考 虑 到 溢 出 问 题 ， 采 用 级 联 的 形 式 对 滤 波 器 进 行 分 解 ， 最 后 在 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ ＤＳＰ 上 得 以 实 现 ， 并 通 过 ＣＣＳ（ｃｏｍｅ ｃｏｍｐｏｓｅｒ ｓｔｕｄｉｏ）的 输 入 输 出 功 能 和 ＲＴＤＸ（ｒｅａｌ－ ｔｉｍｅ ｄａｔａ ｅｘｃｈａｎｇｅ）的 功 能 保 证 实 现 结 果 和 仿 真 结 果 的 一 致 性 。
ｂ３ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ ２ ． ０１２６２１２９０８１１
ａ０
１ － ０ ． ８２０６７８７９０２０９
ａ１
１ － １ ． ８７９９５８４０６６６７
果之间的差异， 及时发现数据的溢出和计算误差。对表
２ 的 系 数 取 ７ 个 有 效 位 （ 在 ＣＣＳ 下 浮 点 数 的 有 效 位 为 ７ 位） ， 计算结果如图 １ 所示。
图 中 为 输 入 和 滤 波 后 的 波 形 ， 信 号 频 率 为 ５００Ｈｚ。从 图中可以看出， 滤波没有产生溢出现象且滤波效果满足 设计要求。
! １ － ａｋ ｚ－ ｋ
（２）
器 ， 其 中 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 因 具 有 结 构 简 单 、占 用 存 储 空 间
ｋ＝０
少 、运 算 速 度 快 、较 高 的 计 算 精 度 和 能 够 用 较 低 的 阶 数 的 ＩＩＲ 数 字 波 滤 器 来 说 ， 设 计 的 任 务 就 是 寻 求 一 种 因 果
ＤＳＰ 上 实 现 。
解 决 此 问 题 的 有 效 方 法 是 把 高 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 简
化成几个 ２ 阶滤波器来设计， 即采用级联结构。因此系
统函数为：
Ｈ（ｚ）＝Ｈ１（ｚ）Ｈ２（ｚ）… Ｈｎ（ｚ）
（３）
上 述 ７ 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 采 用 级 联 的 结 构 后 变 成 ４
环境下模拟仿真完成的， 带有很大的局限性。本文讨论
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 设 计 过 程 如 下 ：
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 并 对 其 实 现 方 法
（１）根 据 指 标 确 定 滤 波 器 的 类 型 ， 设 计 出 滤 波 器 的 参
近 推 出 的 ５０００ 系 列 中 的 高 性 能 ＤＳＰ ， 该 处 理 器 为 １６ 位 定 点 ＤＳＰ ， 最 高 运 算 速 度 可 达 １６０ＭＩＰＳ， 内 带 ２５６ＫＢ 的 ＲＡＭ， 有 １２８ＫＢ 的 数 据 空 间 ， 最 大 程 序 容 量 高 达 １６ＭＢ， 有 ３ 个 ＭｃＢＳＰ 和 ６ 个 ＤＭＡ 通 道 并 且 支 持 外 部 ＤＭＡ， 内 核 电 压 低 至 １．５Ｖ。其 ＣＰＵ 由 于 运 算 速 度 快 、内 部 资 源 充 足 、接 口 灵 活 、功 耗 低 ， 非 常 适 合 做 复 杂 算 法 运 算 。
关 键 词 ： ＩＩＲ 数字 滤波器 ＤＳＰ 算 法
数字滤波器在各种数字信号处理中发挥着十分重
Ｍ
要的作用， 数字滤波器设计一直是信号处理领域的重要 研 究 课 题 。 常 用 的 数 字 滤 波 器 有 ＦＩＲ 滤 波 器 和 ＩＩＲ 滤 波
! ｂｉ ｚ－ ｉ
Ｈ（ｚ）＝
ｉ＝０ Ｎ
＝ Ｙ（ｚ） Ｘ（ｚ）
应不变法或双线性变换法转换成数字滤波器， 然后用硬
件或软件实现； 另一类是直接在频域或时域中进行设
计， 设计时需要计算机作辅助工具。对系统传递函数为
定 点 ＤＳＰ 芯 片 ， 既 可 以 做 定 点 运 算 ， 也 可 以 做 浮 点 运 算 。一 个 算 法 ， 既 可 以 用 汇 编 语 言 编 程 实 现 ， 也 可 以 用 高 级 语 言 （ Ｃ， Ｃ＋＋ ） 实 现 。而 一 个 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 是 否 可 以 在 ＤＳＰ 上 实 现 ， 最 终 要 看 此 算 法 是 否 满 足 两 个 条 件 ： 执行时间和精度。一个算法的精度再高， 如果做不到实 时， 也没有实用价值； 相反， 如果执行时间很快， 但精度 满 足 不 了 要 求 ， 也 就 无 从 实 现 滤 波 功 能 。ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 应 该 是 在 满 足 上 面 两 个 条 件 的 前 提下， 找到尽可能简易的实现方法。 ２ ． ２ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ ＤＳＰ 上 的 实 现 过程
进行了分析。
数；
１ 数 字 ＩＩＲ 滤 波 器 的 理 论 设 计 分 析
（２） 根 据 ＤＳＰ 的 特 点 （ 字 长 、精 度 等 ） 对 参 数 进 行 取
数 字 滤 波 器 实 际 上 是 一 个 采 用 有 限 精 度 算 法 实 现 舍 、量 化 ， 然 后 进 行 仿 真 ；
的线性非时变离散系统， 滤波器的功能实现实际上是通
（３）根 据 仿 真 结 果 对 滤 波 器 的 结 构 、参 数 再 次 进 行 调
过 大 量 的 加 法 运 算 和 乘 法 运 算 完 成 的 。 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 整 ， 直 到 满 足 要 求 为 止 ；
差分方程的一般形式为：
（４）在 ＤＳＰ 上 用 语 言 实 现 滤 波 器 功 能 。
Ｍ
Ｎ
ｙ（ｎ）＝!ｂｉｘ（ｎ－ ｉ）＋!ａｋｙ（ｎ－ ｋ）
（１）
ｉ＝０
ｋ＝０
从 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 实 现 来 看 ， 有 直 接 型 、级 联 型 、
并 联 型 和 格 型 等 基 本 网 络 结 构 。不 同 的 结 构 形 式 会 有 不
同 的 运 算 误 差 ， 其 稳 定 性 、运 算 速 度 、所 占 用 的 存 储 空 间
表 １ ７ 阶 ＩＩＲ 滤 波 器 系 数
借 助 于 计 算 机 强 大 的 仿 真 功 能 ， 在 ＭＡＴＬＡＢ 环 境 下 设 计 一 个 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 变 得 十 分 容 易 ［５］。但 是 要 在 ＤＳＰ 上 实 现 此 滤 波 器 功 能 ， 则 需 要 对 滤 波 器 的 结 构 、系 数 等 参
＊ 本 项 目 是 广 西 大 学 科 研 基 金 资 助 项 目 （ 编 号 ： Ｘ０６１０２７ ）
等 也 有 所 不 同 ［３］。 其 中 直 接 Ⅱ 型 仅 需 要 Ｎ 级 延 迟 单 元 ，
且可作为级联型和并联型结构中的基本单元， 是最常用
的 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 结 构 之 一 。
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 设 计 方 法 有 两 类 ［４］， 一 类 是 借 助 于
Байду номын сангаас
模拟滤波器的设计方法设计出模拟滤波器， 利用冲激响
个滤波器级联的形式， 每个滤波器的系数如表 ２ 所示。
ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 是 １６ 位 ＤＳＰ 。在 ＣＣＳ 下 ， 它 的 浮 点 数
格 式 占 用 两 个 字 ， 即 ３２ｂｉｔ 。通 过 ＣＣＳ 的 数 据 输 入 输 出 功
能 和 ＲＴＤＸ 功 能 ， 可 以 随 时 观 察 ＤＳＰ 结 果 和 理 论 仿 真 结
数 进 行 改 进 。 下 面 以 一 个 低 通 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 芯
１１６ 欢迎网上投稿 ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｎ ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ 《电子技术应用》２００６ 年第 １１ 期
集成电路应用
片 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 上 的 实 现 为 例 ， 叙 述 其 实 现 过 程 。 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ 是 ＤＳＰ 芯 片 的 主 要 供 应 商 ＴＩ 公 司 最
表 ２ ７ 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 级 联 后 每 个 滤 波 器 的 系 数
序号
１
２
ｂ０ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ０１０１３２４８９７８８
ｂ１ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ９８１７６８７８８９１５
ｂ２ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ １ ． ９９５４７７４３０４８５
实 现 数 字 信 号 处 理 的 重 要 途 径 ［２］。 目 前 所 见 文 献 ， 多 数 ２ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 方 法 及 实 现 过 程
为 滤 波 器 的 模 型 设 计 ， 所 得 结 果 也 是 在 ＭＡＴＬＡＢ 等 实 验 ２ ． １ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 步 骤 和 条 件
ａ 系数 １
－ ６ ． １１７８１１６６０２７１ １６ ． ０８９９４９８１８０ － ２３ ． ５７７４０７０７９８８ ２０ ． ７８５９５９６４００９ － １１ ． ０２３２８９９８８４ ３ ． ２５５６４４８６３７５７ － ０ ． ４１３０３８１９７４４４２
从 理 论 上 说 ， 可 以 用 高 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 实 现 良 好
ｂ 系数 ５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ４ ． ０４４６５４４７８７６８ｅ － ００７ １ ． ２１３３９６３４３６３ｅ － ００６ ２ ． ０２２３２７２３９３８４ｅ － ００６ ２ ． ０２２３２７２３９３８４ｅ － ００６ １ ． ２１３３９６３４３６３ｅ － ００６ ４ ． ０４４６５４４７８７６８ｅ － ００７ ５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８
程序流 程如 图 ２。采用 间接 寻址 指向数 据存 储 单 元 ， 主 要 指 令 为 加 法 、乘 法 和 循 环 实 现 ， 这 些 都 可 以 通 过 ＭＡＣ 等 指 令 直 接 实 现 。 需 注 意 的 是 要 对 乘 法 运 算 结 果 进行溢出保护。另外， 因为主程序框架采用 Ｃ 结构， 而 算法由汇编语言实现， 所以要注意不同环境下寻址方式 的 区 别 ， 当 从 Ｃ 环 境 进 入 直 接 寻 址 时 ， 要 先 确 定 ＤＰ 值 ， 以 免 带 来 不 确 定 的 计 算 结 果 。数 据 采 集 时 要 先 通 过 ＤＳＰ 的 ＤＭＡ 功 能 将 输 入 数 据 保 存 在 外 部 ＳＲＡＭ 中 ， 采 样 结 束 后 再 将 要 滤 波 的 数 据 通 过 ＤＭＡ 载 入 内 部 ＲＡＭ 中 ， 从 而 提 高 处 理 速 度 。 考 虑 到 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 运 算 特 点 ， 某一时刻的输入数据参加一次运算后不再参与下次运 算， 只有各级滤波器输出结果需要参与多次运算， 因此 滤波结果和输入数据可以共用同一存储地址， 从而节省 存储空间。
的 滤 波 效 果 。 但 由 于 ＤＳＰ 本 身 有 限 字 长 和 精 度 的 因 素 ，
加 上 ＩＩＲ 滤 波 器 在 结 构 上 存 在 反 馈 回 路 ， 是 递 归 型 的 ，
再 者 高 阶 滤 波 器 参 数 的 动 态 范 围 很 大 。这 样 一 来 造 成 两
个后果： 结果溢出和误差增大， 从而导致算法无法在
实 现 较 好 的 选 频 特 性 等 特 点 ［１］， 得 到 了 广 泛 应 用 。 ＤＳＰ 芯片有适合于数字信号处理的软件资源和硬件资源， 是
关 系 和 物 理 上 可 实 现 的 系 统 传 递 函 数 Ｈ（ｚ）， 使 其 频 率 响 应 Ｈ（ｅｊ!）能 够 满 足 所 希 望 得 到 的 频 域 指 标 。
集成电路应用
基于 ＤＳＰ 的 ＩＩＲ 数字滤波器的设计与实现
杨达亮， 王巨丰 （ 广 西 大 学 电 气 工 程 学 院 ， 广 西 南 宁 ５３０００４）
摘 要 ： 叙 述 了 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 设 计 原 理 及 其 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 并 对 用 ＤＳＰ 实 现 ＩＩＲ 数 字 滤 波 的 方 法 进 行 了 分 析 。 用 ＭＡＴＬＡＢ 计 算 出 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 系 数 ， 考 虑 到 溢 出 问 题 ， 采 用 级 联 的 形 式 对 滤 波 器 进 行 分 解 ， 最 后 在 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ ＤＳＰ 上 得 以 实 现 ， 并 通 过 ＣＣＳ（ｃｏｍｅ ｃｏｍｐｏｓｅｒ ｓｔｕｄｉｏ）的 输 入 输 出 功 能 和 ＲＴＤＸ（ｒｅａｌ－ ｔｉｍｅ ｄａｔａ ｅｘｃｈａｎｇｅ）的 功 能 保 证 实 现 结 果 和 仿 真 结 果 的 一 致 性 。
ｂ３ （×５ ． ７７８０７７８２６８１１ｅ － ００８ ） １ ２ ． ０１２６２１２９０８１１
ａ０
１ － ０ ． ８２０６７８７９０２０９
ａ１
１ － １ ． ８７９９５８４０６６６７
果之间的差异， 及时发现数据的溢出和计算误差。对表
２ 的 系 数 取 ７ 个 有 效 位 （ 在 ＣＣＳ 下 浮 点 数 的 有 效 位 为 ７ 位） ， 计算结果如图 １ 所示。
图 中 为 输 入 和 滤 波 后 的 波 形 ， 信 号 频 率 为 ５００Ｈｚ。从 图中可以看出， 滤波没有产生溢出现象且滤波效果满足 设计要求。
! １ － ａｋ ｚ－ ｋ
（２）
器 ， 其 中 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 因 具 有 结 构 简 单 、占 用 存 储 空 间
ｋ＝０
少 、运 算 速 度 快 、较 高 的 计 算 精 度 和 能 够 用 较 低 的 阶 数 的 ＩＩＲ 数 字 波 滤 器 来 说 ， 设 计 的 任 务 就 是 寻 求 一 种 因 果
ＤＳＰ 上 实 现 。
解 决 此 问 题 的 有 效 方 法 是 把 高 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 简
化成几个 ２ 阶滤波器来设计， 即采用级联结构。因此系
统函数为：
Ｈ（ｚ）＝Ｈ１（ｚ）Ｈ２（ｚ）… Ｈｎ（ｚ）
（３）
上 述 ７ 阶 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 采 用 级 联 的 结 构 后 变 成 ４
环境下模拟仿真完成的， 带有很大的局限性。本文讨论
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 设 计 过 程 如 下 ：
ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 并 对 其 实 现 方 法
（１）根 据 指 标 确 定 滤 波 器 的 类 型 ， 设 计 出 滤 波 器 的 参
近 推 出 的 ５０００ 系 列 中 的 高 性 能 ＤＳＰ ， 该 处 理 器 为 １６ 位 定 点 ＤＳＰ ， 最 高 运 算 速 度 可 达 １６０ＭＩＰＳ， 内 带 ２５６ＫＢ 的 ＲＡＭ， 有 １２８ＫＢ 的 数 据 空 间 ， 最 大 程 序 容 量 高 达 １６ＭＢ， 有 ３ 个 ＭｃＢＳＰ 和 ６ 个 ＤＭＡ 通 道 并 且 支 持 外 部 ＤＭＡ， 内 核 电 压 低 至 １．５Ｖ。其 ＣＰＵ 由 于 运 算 速 度 快 、内 部 资 源 充 足 、接 口 灵 活 、功 耗 低 ， 非 常 适 合 做 复 杂 算 法 运 算 。
关 键 词 ： ＩＩＲ 数字 滤波器 ＤＳＰ 算 法
数字滤波器在各种数字信号处理中发挥着十分重
Ｍ
要的作用， 数字滤波器设计一直是信号处理领域的重要 研 究 课 题 。 常 用 的 数 字 滤 波 器 有 ＦＩＲ 滤 波 器 和 ＩＩＲ 滤 波
! ｂｉ ｚ－ ｉ
Ｈ（ｚ）＝
ｉ＝０ Ｎ
＝ Ｙ（ｚ） Ｘ（ｚ）
应不变法或双线性变换法转换成数字滤波器， 然后用硬
件或软件实现； 另一类是直接在频域或时域中进行设
计， 设计时需要计算机作辅助工具。对系统传递函数为
定 点 ＤＳＰ 芯 片 ， 既 可 以 做 定 点 运 算 ， 也 可 以 做 浮 点 运 算 。一 个 算 法 ， 既 可 以 用 汇 编 语 言 编 程 实 现 ， 也 可 以 用 高 级 语 言 （ Ｃ， Ｃ＋＋ ） 实 现 。而 一 个 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 是 否 可 以 在 ＤＳＰ 上 实 现 ， 最 终 要 看 此 算 法 是 否 满 足 两 个 条 件 ： 执行时间和精度。一个算法的精度再高， 如果做不到实 时， 也没有实用价值； 相反， 如果执行时间很快， 但精度 满 足 不 了 要 求 ， 也 就 无 从 实 现 滤 波 功 能 。ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＤＳＰ 上 的 实 现 思 路 ， 应 该 是 在 满 足 上 面 两 个 条 件 的 前 提下， 找到尽可能简易的实现方法。 ２ ． ２ ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 在 ＴＭＳ３２０ＶＣ５４１６ ＤＳＰ 上 的 实 现 过程
进行了分析。
数；
１ 数 字 ＩＩＲ 滤 波 器 的 理 论 设 计 分 析
（２） 根 据 ＤＳＰ 的 特 点 （ 字 长 、精 度 等 ） 对 参 数 进 行 取
数 字 滤 波 器 实 际 上 是 一 个 采 用 有 限 精 度 算 法 实 现 舍 、量 化 ， 然 后 进 行 仿 真 ；
的线性非时变离散系统， 滤波器的功能实现实际上是通
（３）根 据 仿 真 结 果 对 滤 波 器 的 结 构 、参 数 再 次 进 行 调
过 大 量 的 加 法 运 算 和 乘 法 运 算 完 成 的 。 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 整 ， 直 到 满 足 要 求 为 止 ；
差分方程的一般形式为：
（４）在 ＤＳＰ 上 用 语 言 实 现 滤 波 器 功 能 。
Ｍ
Ｎ
ｙ（ｎ）＝!ｂｉｘ（ｎ－ ｉ）＋!ａｋｙ（ｎ－ ｋ）
（１）
ｉ＝０
ｋ＝０
从 ＩＩＲ 数 字 滤 波 器 的 实 现 来 看 ， 有 直 接 型 、级 联 型 、
并 联 型 和 格 型 等 基 本 网 络 结 构 。不 同 的 结 构 形 式 会 有 不
同 的 运 算 误 差 ， 其 稳 定 性 、运 算 速 度 、所 占 用 的 存 储 空 间