基于Matlab的FIR带通滤波器设计及DSP实现

实现的核心器件采用TI公司生产的TMS320C5402芯片。该芯片采用先进的修正哈佛结构，片内共有8条总线、CPU、在片存储器、在片外围电路等硬件和高度专业化的指令系统，使它的处理速度和容量大大提高，为数字滤波中的复杂算法的实现提供了良好的保证。
A／D转换器采用TI公司生产的ADS7864芯片，它是一个高速(转换时间2μs)12位精度，6通道的A／D转换器件。它的最高工作频率可达8 MHz，采样率为500 kHz。根据奈奎斯特定理，信号的最高频率不能高于250 kHz，这样才不会有失真，而这个频率对于语音信号的处理已经足够。
D／A转换芯片采用DAC7625，它是一个4路12位D／A转换器件，每路都有输入寄存器和DAC寄存器，构成双缓冲结构，转换时间为10μs。
3．2 软件设计
3．2．1 数据组织方式
若输入信号x(n)和滤波器的单位冲激响应h(n)在频域分别为，则其输出信号的频率响应为。根据离散傅氏变换的性质，可以得到滤波系统的差分方程：

从上文Matlab的仿真过程可得到滤波器的级数N和滤波器系数h(n)。从上述可知数字滤波器实现时，主要是进行乘和加运算以及数据存取操作。
在定点DSP上实现FIR滤波有两种方式：一种是用线性缓冲区实现z-1，该方式能保证新老数据在存储器中的存放位置直接明了，新的数据存放在缓冲区的固定位置；另一种方式是循环缓冲区实现z-1，该方式新老数据在缓冲区的位置不直接明了，新的数据没有固定位置，但可以方便地完成滤波器窗口的自动更新。考虑到本方案中使用的是汇编语言编程，还有N的阶数较大，为提高速率，因此在选择FIR滤波器的方式时选择循环缓冲区实现z-1的方式。
对于N级的FIR滤波器，在数据存储器中开辟一个称之为滑窗的N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本。每次输入新的样本时，一新样本改滑窗中的最老数据，而滑窗中的其他数据不需要移动。利用片内BK(循环缓冲区长度)寄存器对滑窗进行间接寻址，环缓冲区地址首位相邻。
3．2．2 程序设计思路
程序设计的总体思路是：启动ADS7864对输入的模拟信号进行A／D转换，每采集到一个数据就送入DSP进行滤波运算，运算结果送DAC76 25转换为模拟量。不断地重复上述过程，在DAC7625的输出端就得到滤波后的模拟信号。
为了精确地控制ADS7864的采样率，使用TMS320C5402内部的定时器控制采样时间间隔T。设置定时器的定时时间等于采样时间间隔T，并让它工作在中断方式，则定时器每过T时间间隔就向CPU发出中断请求，CPU响应中断请求，转去执行中断服务程序。在中断服务程序中读取A／D转换结果，对转换结果进行滤波运算，并将运算结果送D／A转换器转换为模拟量。因此，程序分为主程序和定时器中断服务程序两部分，流程图如图4，图5所示。

3．2．3 FIR滤波源程序
FIR滤波器指令，使用MAC指令执行FIR滤波，将滤波输出放在累加器A中：