一種fir數字濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號處理領域，具體涉及一種FIR數字濾波器。
【背景技術】
[0002]在數字信號處理中，數字濾波占有極其重要的地位。數字濾波器容易實現不同的幅度和相位頻率特性指標，克服與模擬濾波器器件性能相關的電壓漂移、溫度漂移和噪聲問題。用DSP芯片實現數字濾波除了具有穩定性好、精確度高、不受環境影響外，還具有靈活性好的特點。
[0003]由于DSP控制器具有許多獨特的結構，例如采用多組總線結構實現并行處理，獨立的累加器和乘法器以及豐富的尋址方式，采用DSP控制器就可以提高數字信號處理運算的能力，可以對數字信號做到實時處理。數字信號處理是利用專用處理器或計算機，以數字的形式對信號進行采樣、變換、濾波、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們要求的信號形式。數字信號處理器是一種處理數字信號的專用微處理器，主要應用于實時快速地實現各種信號的數字處理算法。它在結構上針對數字信號處理的特點進行了改進和優化，并且增加了特殊的指令專門用于數字處理，因而處理速度更快，效率更高。
[0004]有限沖激響應濾波器，即FIR濾波器，是數字濾波器的一種，現有的FIR數字濾波器的缺點在于相位響應的線性不嚴格以及精度低。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種FIR數字濾波器，解決現有FIR數字濾波器相位響應的線性不嚴格以及精度低的問題。
[0006]本發明通過以下技術方案解決上述問題:
[0007]一種FIR數字濾波器，由DSP芯片、A/D轉換器、D/A轉換器和電源電路組成；所述DSP芯片用于處理A/D轉換器和D/A轉換器采集到的數據；所述A/D轉換器用于將模擬信號換換為數字信號，輸入至DSP芯片；所述D/A轉換器用于將數字信號轉換為模擬信號，輸入至外部設備；所述電源電路為DSP芯片、A/D轉換器、D/A轉換器供電。
[0008]上述方案中，所述A/D轉換器為TVL2544。
[0009]上述方案中，所述D/A轉換器為TVL56381。
[0010]進一步地，由以下步驟設計而成:
[0011]I)對DSP進行初始化，定義所需的向量和工作模式，對用到的寄存器進行配置
[0012]2)將預先設計好的有N個抽頭的FRI濾波器的沖擊響應序列hlnl中的N個數值放入存儲單元
[0013]3)開始進行抽樣并讀取抽樣值，放入適當的存儲單元；
[0014]4)將抽樣值進行運算處理；
[0015]5)輸出處理結果，重復3)、4)、5)。
[0016]進一步地，所述步驟4)由以下步驟組成:
[0017]a)將累加器清零，設置兩個相乘的存儲單元A，B的初始值為K，L ；
[0018]b)將第K個抽樣值AK與第L個沖激響應序列的值BL相乘，并將乘積送入累加器進行累加；
[0019]c)將第K 一 I個抽樣值AK — I放入AK，此時AK中的原數值被覆蓋；
[0020]d)重復b)和c)直到完成N次乘法操作。
[0021]本發明的優點與效果是:
[0022]1、通過軟件驗證、硬件仿真及環境實驗說明電路工作穩定，驗證了 FRI濾波器的相位響應可為嚴格的線性，它不存在延遲失真，只有固定的時間延遲，本發明在保證幅頻特性滿足技術要求的同時，更容易做到嚴格的線性相位；通過編程進行濾波處理，使處理速度更快，效率更高；
[0023]2、低功耗、尚精度、小體積、多功能、穩定可靠和價廉，提尚了濾波器的集成度和可靠性，提高了對干擾信號的抑制能力。
【具體實施方式】
[0024]以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于這些實施例。
[0025]本發明提供的FIR數字濾波器的通帶為12HZ?14.4KHZ，阻帶為9.6KHZ?12KHZ，采樣頻率為48KHZ，阻帶衰減為60dB。
[0026]綜合考慮運算速度、價格、硬件資源、開發工具及其他因素，本發明的DSP芯片選用TI公司的TMS320LF2407A。該芯片為16位定點DSP芯片，有544 words*16bits DARAM和2K 16-bit words SARAM,并且具有16根數據線，可以擴展3個獨立的存儲空間。
[0027]TI公司的專用電源芯片可提供雙電源輸出3.3V/2.5V，3.3V/1.8V，3.3V/1.5V，3.3V/1.2V,本發明選用3.3V/2.5V的穩定電壓芯片并且上電復位延遲時間短。3.3V電壓為DSP芯片供電。時鐘信號由時鐘芯片給出，可選用工作電壓為3.3V的20MHZ有源晶振。在程序設計中配置寄存器SCSRI為2*外部時鐘。
[0028]在DSP芯片的外圍電路中A/D轉換器是一個非常重要的器件。綜合考慮A/D轉換器的精度、轉換時間、價格，本發明選用TI公司專門為DSP配套制作的一種串行A/D轉換器TVL2544。TVL2544是12位4通道低功耗串行數據A/D轉換器，可以在2.7V?5.5V條件下工作轉換時間3.6us,參考源具有內外部選擇，且內部參考源可編程設定，SPI接口與TMS320系列DSP兼容。
[0029]A/D轉換器轉換通道模擬量輸入電壓范圍為OV?4V，外部微處理器通過SPI接口對模塊進行初始化配置，即寫入A/D轉換控制寄存器和基準參考電源設定，然后輸入指令0000H選中模擬量輸入通道AO、輸入指令Ζ000Η選中模擬量輸入通道Al或輸入指令4000H選中模擬量輸入通道A2，輸入指令6000H選中模擬量輸入通道A3。則啟動相應通道的A/D轉換操作，在一定的SPI接口時序下輸出轉換數據。在轉換結果中高12位為A/D轉換結果數據位，低四位始終為O。根據控制寄存器的配置定義需要的工作方式，控制命令通過DSP的SPI接口發送到TU2544的控制命令寄存器完成初始化設置。
[0030]D/A轉換器與DSP芯片的連接:輸入信號首先經過放大器和濾波器，然后進行A/D轉換，將模擬信號轉換為數字比特流。根據奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少是輸入信號最高頻率的2倍。DSP芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數字信號，DSP芯片對輸入的數字信號要進行某種形式的處理，如進行一系列的乘累加操作。數字處理是DSP的關鍵，這與其他系統如電話交換系統有很大的不同。在交換系統中，處理器的作用是進行路由選擇，它并不對輸入數據進行修改，而DSP處理器卻要對數據進行相應的修改，經過處理后的數字量經D/A變換轉換為模擬量，之后再進行內插和平滑濾波，得到連續的模擬波形，因此雖然兩者都是實時系統，但兩者的實時約束條件卻有很大的不同。
[0031]DSP外圍設備配套的一種D/A