DSP C54X窄帶中頻抽樣的實現(xiàn)
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由于需要進(jìn)行實時的數(shù)字信號處理，從濾波器實現(xiàn)到確定準(zhǔn)確的抽樣頻率十分重要。具體實現(xiàn)的方法可以是：選擇可編程AD轉(zhuǎn)換器，可編程時鐘發(fā)生器輸入時鐘到AD、DSP采用定時中斷抽樣等。由于本硬件設(shè)計AD是輸入固定時鐘，芯片不可編程，因此采用DSP中斷抽樣和處理的方法。根據(jù)60kHz的抽樣頻率，計算抽樣周期是16667ns，DSP工作的時鐘頻率是20MHz，如果以單周期指令計算，在AD抽樣的周期內(nèi)，DSP可執(zhí)行16667/50＝333條指令。那么DSP的工作過程應(yīng)該按圖5時序進(jìn)行。
3.2 帶通濾波器的實現(xiàn)本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150356.htm
使用DSP實現(xiàn)帶通濾波器的設(shè)計方法很多，可以先用MATLAB、SystemView等軟件進(jìn)行模擬仿真，然后獲取濾波器的系數(shù)，設(shè)計FIR濾波器或IIR濾波器，如果僅僅處理語音信號可以采用IIR濾波器；如果需要處理數(shù)據(jù)信號一般可以用FIR濾波器。
其次使用DSP_C54X定點(diǎn)數(shù)字信號處理器，由于在濾波器實現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理中采用小數(shù)方式，因此要求輸入的數(shù)據(jù)也是小數(shù)，而從AD轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信號是十六進(jìn)制的，因此首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后處理，處理完的數(shù)據(jù)還需要轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制，通過DA輸出。編制的DSP抽樣與處理的程序如下所示，實際使用中還需要矢量文件和連接文件。
.title “x.asm”
.mmregs
.def start
.def DStINT ;定時器中斷入口地址
x_new .usect “DATA1”,57 ;初始化數(shù)據(jù)區(qū)
x_old .usect “DATA2”,57 ；循環(huán)緩沖區(qū)長度
.bssy,1
size .set 57 ;重復(fù)運(yùn)算次數(shù)
data_l .set 256 ;計算數(shù)據(jù)長度是256
PA0 .set 0
PA1 .set 1
.data
COEF .word -18，99，50，-76，-64，6，38，62，28，-36，-78，-61，46，92，58
.word 14，-123，-134，45，83，122，114，-184，-199，13，4，236，260
.word -244，-213，-85，-173，408，425，-267，-117，-300，-475，642，561
.word -187，174，-716，-943，941，590，149，883，-1605，-1808，1406
.word 287，1534，3658，-5867，-7587， 8579
.text
start: STM #0820H,PMST ;
STM #0000H,SWWSR ;
STM #0010H,TCR ;關(guān)閉定時器，TDDR=0000
STM #014CH,PRD ;定時器設(shè)置60K采樣周期
STM #0008H,IFR ;清除TINT中斷標(biāo)志
STM #0008H,IMR ;容許中斷
STM #y,AR1
SSBX FRCT ；小數(shù)運(yùn)算
STM #x_new,AR2 ;AR2指向新緩沖區(qū)第1單元
STM #x_old+(size-1),AR3 ;AR3指向老緩沖區(qū)最后單元
STM #-1,AR0 ;
STM #size,BK ;循環(huán)緩沖區(qū)長度
STM #0C20H,TCR ;啟動TSS=0,TRB=1自動加載PRD
RSBX INTM ;開放CPU中斷
wait B wait ；等待中斷
DStINT portr PA1,*AR2 ;讀取AD抽樣數(shù)據(jù)
LD *AR2,8,A
SUB #8000H,A ；轉(zhuǎn)換16進(jìn)制數(shù)為小數(shù)表示
STL A,*AR2 ；實現(xiàn)FIR濾波
ADD *AR2+0%,*AR3+0%,A ;AR2地址中內(nèi)容16位加AR3同樣操作-->(AH)中
RPTZ B,#(size-1)
FIRS *AR2+0%,*AR3+0%,COEF ;A*系數(shù)-->B,同時進(jìn)行下一個ADD功能,直到全部完成
STH B,*AR1
LD *AR1,16,A
RSBX TC
CMPS A,*AR1 ；實現(xiàn)包絡(luò)檢波
BC buchl,NTC ;TC=0,采集數(shù)據(jù)>0,不處理
STH A,*AR1 ;TC=1,保存DSP的8000H～FFFFH
LD #0FFFFH,A
SUB *AR1,A ;實現(xiàn)FFFFH-采樣值
STL A,-8,*AR1 ;右移8位恢復(fù)半波
B CHLEND
buchl: SFTA A,-16
STL A,-8,*AR1
CHLEND: portw *AR1,PA0 ；輸出DA
MAR *+AR2(2)% ;AR2=circ(AR2+2),修改AR2
MAR *+AR3(1)% ;訪問后,AR3=circ(AR3+1)修改AR3
MVDD *AR2,*AR3+0%
RETE
.end
其中，濾波器的輸入信號已經(jīng)將采集的16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成Q15格式，其輸出是定點(diǎn)DSP的Q15格式，對于包絡(luò)檢波可以認(rèn)為：0～1用0000H～7FFFH表示低中頻載波的正半周，而低中頻的負(fù)半周是“FFFFH－抽樣值”，即是“（0－（0～－1）＝0～1”，此運(yùn)算將低中頻載波的負(fù)半周轉(zhuǎn)換為正半周，實現(xiàn)了檢波功能，DA輸出加一個低通濾波器可以得到基帶語音信號。
4 性能分析
通過以上分析和程序設(shè)計，使用DSPC5402構(gòu)成的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，對465kHz的窄帶中頻調(diào)幅信號進(jìn)行欠抽樣與數(shù)據(jù)處理，通過存儲示波器測量的波形如圖6所示。由于采用帶通抽樣，降低了抽樣頻率，使DSP有足夠的時間處理，如濾波、信號變換等。通過輸出的波形可以看到：信號的量化噪聲在一定程度上影響輸出信號的純度。因此還需要加好的低通濾波器。實際中還對普通的調(diào)幅收音機(jī)中頻輸出進(jìn)行實際抽樣處理，可以獲得比較清晰的語音信號。
5 結(jié)束語
本文通過對帶通抽樣定理的討論，結(jié)合DSPC54芯片設(shè)計的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，對窄帶中頻信號進(jìn)行實際的抽樣與處理，獲得較好的效果。
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