吳尚飛 梅宇超

【摘要】 FIR濾波器由于其嚴(yán)格的線性相位特性具有廣泛的應(yīng)用范圍。用DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)外，還具有靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。所以基于DSP的FIR濾波器的設(shè)計(jì)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】 濾波器 FIR DSP

一、FIR濾波器設(shè)計(jì)

1、FIR濾波器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。FIR濾波器具有當(dāng)保證幅頻特性是能夠輕易的保證線性相位嚴(yán)謹(jǐn)性的優(yōu)點(diǎn)。在眾多數(shù)字濾波器中，F(xiàn)IR濾波器具有無反饋回路的重要特征，所以FIR濾波器并不會放生不穩(wěn)定的情況；而且，在幅度特性可以變換的情況下，F(xiàn)IR濾波器能確保線性相位的結(jié)果十分準(zhǔn)確。FIR濾波器具有穩(wěn)定性強(qiáng)和線性相位兩個(gè)卓越優(yōu)點(diǎn)。FIR濾波器還具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：具有線性的設(shè)計(jì)方法；更加容易來實(shí)現(xiàn)硬件問題；FIR濾波器在濾波器過渡期間包含有限的區(qū)間；與IIR濾波器不同的是，F(xiàn)IR濾波器具有較高的階次，F(xiàn)IR濾波器的延遲方面對比IIR濾波器也大得多 [1]。

2、基于窗函數(shù)的濾波器設(shè)計(jì)。通常我們使用窗函數(shù)法，頻率抽樣法，等波紋切比雪夫逼近法等來設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器，主要探討利用窗函數(shù)法來設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器和解決MATLAB仿真的問題。窗函數(shù)法也可說成為傅立葉級數(shù)法，窗函數(shù)發(fā)是在其時(shí)域上進(jìn)行的，所以一點(diǎn)要從理想濾波器其頻率響應(yīng)Hd（e jω）來推算出單位脈沖響應(yīng)hd（n）的值，設(shè)計(jì)在FIR數(shù)字濾波器上開發(fā)一個(gè)單位脈沖響應(yīng)h（n）來逼近hd（n）。

上式中窗口的長度是N，因此H（z）就是在物理上可以完成的系統(tǒng)了。

二、FIR濾波器TMS320F2812的DSP實(shí)現(xiàn)

美國德州儀器公司對于數(shù)字控制方面的問題所研發(fā)了一種利用微型控制器的最好特征和性能極好的數(shù)字型號處理整合成有極好的數(shù)字信號處理功能和完善的事件管理與完善的嵌入式控制功能的32位定點(diǎn)數(shù)字信號芯片。這種芯片適合在處理的速度和精度要求非常高的方面，比如控制系統(tǒng)、智能儀表等等方面。為了能更好的處理問題，并且降低開發(fā)產(chǎn)品的周期，全新的CCS環(huán)境C Compiler能夠被TMS320F2812DSP所支持，在程序的開發(fā)界面為開發(fā)者提供了C語言中和匯編語言混合編程的編程界面，另外IQ-math式的函數(shù)庫也能在TMS320F2812上完成，因此研究者可以較為低廉的利用定點(diǎn)數(shù)DSP上進(jìn)行困難的浮點(diǎn)運(yùn)算 [2]。

F2812數(shù)字信號處理器集成了很多內(nèi)核可以訪問和控制的外部設(shè)備，通過某種方式來讀/寫外設(shè)。主要外部設(shè)備有：

（1）EV管理器：F2812的事件管理器是一個(gè)典型的擴(kuò)展模塊，特別適用于運(yùn)動控制等領(lǐng)域。該模塊主要包括通用定時(shí)器、全比較/PWM單元以及正交編碼脈沖電路（QEP）。同時(shí)F2812上有兩個(gè)事件管理器，接口相同，可以用于多組電機(jī)控制。（2）AD模塊：F2812數(shù)字信號處理器上的ADC有16路通道，12位的采樣內(nèi)核包括兩個(gè)采樣保持電路，可以同時(shí)采集，也可以順序采集，最高轉(zhuǎn)換速率可達(dá)80ns。（3）看門狗：看門狗主要是針對軟件運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán)等情況下，通過看門狗模塊給出一個(gè)復(fù)位中斷信號。（4）通用輸入/輸出（GPIO）：GPIO可以用來擴(kuò)展外部設(shè)備，可作為與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)2812中一共有56個(gè)GPIO引腳。（5）串行通信接口和SCI通信接口：增強(qiáng)型SCI模塊，在原有的SCI接口功能下，添加了增強(qiáng)功能，包括自動檢測波特率和16級FIFO。（6）串行外圍設(shè)備接口SPI：增強(qiáng)型SPI模塊，增強(qiáng)功能包括16級FIFO和延時(shí)發(fā)送功能[2]。（7）增強(qiáng)型區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)eCAN模塊：該總線接口與eCAN 2.0B標(biāo)準(zhǔn)接口完全兼容，最高支持高達(dá)1Mbps的總線通信速率，32個(gè)獨(dú)立的完全可配置的郵箱和實(shí)時(shí)郵遞功能。（8）PLL時(shí)鐘模塊：鎖相環(huán)模塊主要是用來外部晶振分/倍頻的，F(xiàn)2812可以實(shí)現(xiàn)0.5-10倍的倍頻。（9）外部中斷接口：TMS320F2812外設(shè)中斷擴(kuò)展模塊最多支持96個(gè)獨(dú)立的中斷。并將這些中斷分成8組，每個(gè)組有12個(gè)中斷源。F2812支持一個(gè)不可屏蔽中斷和16個(gè)可屏蔽且優(yōu)先級可設(shè)置的中斷。（10）存儲器及其擴(kuò)展接口：F2812芯片內(nèi)部提供18KB的SARAM和128KB的Flash存儲器。而且通過外部存儲器擴(kuò)展接口，外部最高可達(dá)1MB的尋址空間，存儲空間最大可達(dá)4GB。

三、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理可以與許多新型工藝與新型技術(shù)整合在一起，提高了數(shù)字濾波器的解析與仿真，利用專用的數(shù)字硬件可以完成各類新型的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，由于篇幅限制不能進(jìn)一步深化探究，望后來者居上。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張雪峰.小波閾值去噪算法研究及DSP實(shí)現(xiàn)[D].中北大學(xué)，2011-5.

[2]劉昕祺.基于TMS320F2812的數(shù)據(jù)采集和濾波的研究與實(shí)現(xiàn)[M].南京理工大學(xué).2007-7