j++)
{
yb=0。
ya=0。
for(i=0。
i<=IIRORDER。
i++)
{
yb+=b[i]*(float)input[j-i]。
}
for(i=0。
i<=(IIRORDER-1)。
i++)
{
ya+=a[i+1]*(float)output[j-i-1]。
}
yn=yb-ya。
output[j]=yn。
}
while
(1)。
}
5DSP、CCS和MATLAB的有关介绍
5.1DSP特点
数字信号处理器与数字信号处理有着密不可分的关系,我们通常说的“DSP”可以指信号处理(digitalsignalprocessing),也可以代表数字信号处理器(digitalsignalprocessor),本文中均指数字信号处理器。
DSP是一种独特的微处理器是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。
DSP已经成为信号处理技术的主流。
因为与早期的模拟信号相比,数字信号处理有着巨大的优势。
早期的模拟信号处理主要通过运算放大电路进行不同的电阻组配实现算术运算,通过电阻、电容的组配实现滤波处理等,其中有一个很明显的问题是不灵活、不稳定,参数修改困难,需要采用多种阻值、容值的电阻、电容,并通过电子开关选通才能修改处理参数;而且对周围环境变化的敏感性强,温度、电路噪声等都会造成处理结果的改变而数字信号处理可以通过软件修改处理参数,因此具有很大的灵活性。
由于数字电路采用厂二值逻辑,只要环境温度、电路噪声的变化不造成电路逻辑的翻转,数字电路都可以不受影响地完成工作,因此具有很好的稳定性。
5.2DSP在本设计中的运用
本设计是基于DSP的FIR滤波器的设计,是在DSP芯片上实现的,在模拟DSP芯片上进行仿真,需要用到DSP芯片的汇编语言,及地址分配,和处理数据精度等方面的知识,总之,DSP是本设计的基础。
5.3CCS特点
CCS,即codecomposerstudio,是TI公司在1999年推出的一个开放、具有强大集成开发环境,它最初是由GODSP公司为TI的C6000系列DSP开发的。
在TI收购了GODSP后,将CCS扩展到了其他系列。
现在所有TI犯人DSP都可以使用CCS进行开发,但是其中的DSP/BIOS功能只有C5000和C6000的CCS中才提供。
以前的DSP软件开发都是在一个分散的开发环境新进行,程序的编写、代码的生成以及调试等都是通过命令来完成,类似于以前的Dos,十分烦杂。
而CCS的出现是DSP开发软件的一个革命性的变化,CCS主要有代码生成工具,CCS集成开发环境、DSP/BIOS和API函数以及RTDX组成。
5.5MATLAB的有关介绍与应用
20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任CleveMoler为了减轻学生编程的负担,用FORTRAN编写了最早的MATLAB。
1984年由Little、Moler、SteveBangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。
到20世纪90年代,MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,运用于算法开发、数据分析、数据可视化以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
5.5.1MATLAB在本文中应用
在本文中运用到MATLAB的地方主要有三处:
(1)在MATLAB中编译M文件,并保存,产生输入数据(在节中有详解)
(2)运用MATLAB中的fdatool工具,根据滤波器指标要求,设计滤波器,并保存,以头文件的形式导入ccs编译过程(在节中有详细介绍)
(3)在CCS编译成功,生成.out文件后,导入MATLAB中的产生的数据。
6仿真结果
6.1在MATLAB中启动FDATOOL及设置FDATOOL
点击桌面上的,启动MATLAB,在MATLAB的左下角点击“Start”,选择“Toolsboxes→Filterdesign→FilterDesign&AnalyisTool(FDATOOL)”,启动FDATOOL,如图5-2所示。
图5-2FDATOOL界面
6.2使用MATLAB生成输入数据
点击桌面上的,启动MATLAB,生成输入数据的方法有两种。
(一)直接在MATLAB界面中直接输入程序,在输完程序后点击回车,将会产生设计所需的输入文件,并保存在程序中所设定的文件中,本设计设定的是“input文件”。
(二)编译M文件,在M文件中直接运行和修改,按程序产生所需输入文件,保存在程序中所指定的文件中。
第一种方法简单直观,运行方便但修改麻烦,第二种方法容易修改,运行方便。
本设计中采用编译M文件,M文件在附录中。
6.3通过CCS查看滤波结果
查看滤波结果步骤如下:
步骤一:
打开“View→Graph→Time/Frequency”,弹出图形属性对话框(GraphPropertyDialog)。
其中包括DisplayType(显示类型)、GraphTitle(图形名称)、StartAddress(开始地址)、Page、AcquisitionBufferSize(采样缓冲器大小)、DisplayDataSize(显示数据多少)、DSPDataSize(DSP数据类型)等。
步骤二:
查看滤波前的输入数据的时域波形。
打开图形对话框后,各属性设置如图所示,点击“OK”后出现如图所示的输入数据的时域波形
图6-13图形属性对话框
图6-14时域波形图
步骤三:
查看输入数据的频域波形图,打开图形对话框后,各属性设置如图6-15所示;点击“OK”后出现出现如图所示的输入数据的频域波形图所示。
图6-15图形属性对话框
图6-16频域波形图
步骤四:
重复步骤一到步骤三,在步骤二和步骤三中把“StartAddress”由“input”改为“output”,把“GraphTitle”由“input”改为“output”,显示的滤波后的时域和频域波形如图6-17和图6-18所示。
图6-17和6-18及为经过滤波后的波形。
图6-17时域波形图
图6-18频域波形图
7结论
本设计是基于DSP的FIR滤波器设计,当下滤波器设计技术已相当成熟,在前人的基础上,本设计采用的分块处理的方法。
一共将设计的整天分为了三大部分部分:
MATLAB产生输入数据、由FDATOOL产生滤波器系数、由CCS进行仿真滤波。
基于DSP的FIR滤波器的设计只是一个计算过程,可靠性高,并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。
由FDATOOL产生滤波器系数且可修改,所以只要适当改变滤波器设计有关参数,就能方便的改变滤波特性,因此数字滤波使用时方便灵活。
DSP运算速度快,具有可编程特性和接口灵活的特点,所以只要改变数字滤波程序有关参数,便可快速实现滤波效果。
通过本次设计,使我了解到了数字滤波器在信号处理技术中的重要地位,学习了数字滤波器的基本理论知识,以及实现方法,学习了FIR滤波器的结构、设计理论,掌握了FIR滤波器的原理和特性;复习了MATLAB的相关知识;对DSP有进一步的学习和认识;学习了CCS的有关编程和仿真的知识。
掌握了参考文献的查阅方法和科技论文的写作方法,进一步巩固了MicrosoftOfficeWord的操作方法,提高了独立分析、动手和理论联系实际的能力,为今后的学习和工作打下了良好的基础。
数字信号处理作为一门新兴的学科,越来越引起人们的关注,现已广泛运用到各个领域,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应用而生,并得到迅速的发展,数字信号处理的实现是理论与应用之间的桥梁,数字信号处理DSP是以众多学科理论的基础,它涉及的面及其广泛,所以,不仅要完善以上的MATLAB的运用,更要学会利用多种途径设计各种DSP系统,熟悉C语言编程。
由于时间仓促和本人水平有限,虽已基本上达到了毕业设计的要求,但文中错误和不足之处在所难免,本设计还需要不断地加以完善、改进。
同时,敬请老师批评指正。
8参考文献
1.陈德树.计算机继电保护原理与技术【M】北京:
水利电力出版社,1992.
2.蒋志凯.数字滤波与卡尔曼滤波【M】北京:
中国科学技术出版社,1993
3.蒙以正.MATLAB5.X应用与技巧【M】北京:
科学出版社,1999.
4胡广书.数字信号处理:
理论、算法与实现【M】.北京:
清华大学出版社,1997.
5.楼顺天、李博菡.基于MATLAB的系统分析与设计-信号处理【M】西安电子科技大学出版社,1998.
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