基于Matlab的FIR帶通濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3．2．1 數(shù)據(jù)組織方式

　　若輸入信號(hào)x（n）和濾波器的單位沖激響應(yīng)h（n）在頻域分別為，則其輸出信號(hào)的頻率響應(yīng)為。根據(jù)離散傅氏變換的性質(zhì)，可以得到濾波系統(tǒng)的差分方程：

　　從上文Matlab的仿真過(guò)程可得到濾波器的級(jí)數(shù)N和濾波器系數(shù)h（n）。從上述可知數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)時(shí)，主要是進(jìn)行乘和加運(yùn)算以及數(shù)據(jù)存取操作。

　　在定點(diǎn)DSP上實(shí)現(xiàn)FIR濾波有兩種方式：一種是用線(xiàn)性緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)z-1，該方式能保證新老數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放位置直接明了，新的數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)的固定位置；另一種方式是循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)z-1，該方式新老數(shù)據(jù)在緩沖區(qū)的位置不直接明了，新的數(shù)據(jù)沒(méi)有固定位置，但可以方便地完成濾波器窗口的自動(dòng)更新?？紤]到本方案中使用的是匯編語(yǔ)言編程，還有N的階數(shù)較大，為提高速率，因此在選擇FIR濾波器的方式時(shí)選擇循環(huán)緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)z-1的方式。

　　對(duì)于N級(jí)的FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)稱(chēng)之為滑窗的N個(gè)單元的緩沖區(qū)，滑窗中存放最新的N個(gè)輸入樣本。每次輸入新的樣本時(shí)，一新樣本改滑窗中的最老數(shù)據(jù)，而滑窗中的其他數(shù)據(jù)不需要移動(dòng)。利用片內(nèi)BK（循環(huán)緩沖區(qū)長(zhǎng)度）寄存器對(duì)滑窗進(jìn)行間接尋址，環(huán)緩沖區(qū)地址首位相鄰。

　　3．2．2 程序設(shè)計(jì)思路

　　程序設(shè)計(jì)的總體思路是：?jiǎn)?dòng)ADS7864對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，每采集到一個(gè)數(shù)據(jù)就送入DSP進(jìn)行濾波運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送DAC76 25轉(zhuǎn)換為模擬量。不斷地重復(fù)上述過(guò)程，在DAC7625的輸出端就得到濾波后的模擬信號(hào)。

　　為了精確地控制ADS7864的采樣率，使用TMS320C5402內(nèi)部的定時(shí)器控制采樣時(shí)間間隔T。設(shè)置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等于采樣時(shí)間間隔T，并讓它工作在中斷方式，則定時(shí)器每過(guò)T時(shí)間間隔就向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行濾波運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果送D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量。因此，程序分為主程序和定時(shí)器中斷服務(wù)程序兩部分，流程圖如圖4，圖5所示。

　　3．2．3 FIR濾波源程序

　　FIR濾波器指令，使用MAC指令執(zhí)行FIR濾波，將濾波輸出放在累加器A中：

3．2．4 結(jié)果分析

　　利用已做好的TMS320C5402開(kāi)發(fā)平臺(tái)，下載在CCS中已經(jīng)通過(guò)編譯的數(shù)字帶通濾波器的程序，該程序的實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形由CCS提供的顯示時(shí)頻圖來(lái)顯示。由于實(shí)際需求只涉及數(shù)字濾波器的幅頻特性，所以結(jié)果分析沒(méi)有對(duì)數(shù)字濾波器的相頻特性進(jìn)