一种fir数字滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种FIR数字滤波器。
【背景技术】
[0002]在数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。数字滤波器容易实现不同的幅度和相位频率特性指标，克服与模拟滤波器器件性能相关的电压漂移、温度漂移和噪声问题。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响外，还具有灵活性好的特点。
[0003]由于DSP控制器具有许多独特的结构，例如采用多组总线结构实现并行处理，独立的累加器和乘法器以及丰富的寻址方式，采用DSP控制器就可以提高数字信号处理运算的能力，可以对数字信号做到实时处理。数字信号处理是利用专用处理器或计算机，以数字的形式对信号进行采样、变换、滤波、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们要求的信号形式。数字信号处理器是一种处理数字信号的专用微处理器，主要应用于实时快速地实现各种信号的数字处理算法。它在结构上针对数字信号处理的特点进行了改进和优化，并且增加了特殊的指令专门用于数字处理，因而处理速度更快，效率更高。
[0004]有限冲激响应滤波器，即FIR滤波器，是数字滤波器的一种，现有的FIR数字滤波器的缺点在于相位响应的线性不严格以及精度低。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种FIR数字滤波器，解决现有FIR数字滤波器相位响应的线性不严格以及精度低的问题。
[0006]本发明通过以下技术方案解决上述问题:
[0007]一种FIR数字滤波器，由DSP芯片、A/D转换器、D/A转换器和电源电路组成；所述DSP芯片用于处理A/D转换器和D/A转换器采集到的数据；所述A/D转换器用于将模拟信号换换为数字信号，输入至DSP芯片；所述D/A转换器用于将数字信号转换为模拟信号，输入至外部设备；所述电源电路为DSP芯片、A/D转换器、D/A转换器供电。
[0008]上述方案中，所述A/D转换器为TVL2544。
[0009]上述方案中，所述D/A转换器为TVL56381。
[0010]进一步地，由以下步骤设计而成:
[0011]I)对DSP进行初始化，定义所需的向量和工作模式，对用到的寄存器进行配置
[0012]2)将预先设计好的有N个抽头的FRI滤波器的冲击响应序列hlnl中的N个数值放入存储单元
[0013]3)开始进行抽样并读取抽样值，放入适当的存储单元；
[0014]4)将抽样值进行运算处理；
[0015]5)输出处理结果，重复3)、4)、5)。
[0016]进一步地，所述步骤4)由以下步骤组成:
[0017]a)将累加器清零，设置两个相乘的存储单元A，B的初始值为K，L ；
[0018]b)将第K个抽样值AK与第L个冲激响应序列的值BL相乘，并将乘积送入累加器进行累加；
[0019]c)将第K 一 I个抽样值AK — I放入AK，此时AK中的原数值被覆盖；
[0020]d)重复b)和c)直到完成N次乘法操作。
[0021]本发明的优点与效果是:
[0022]1、通过软件验证、硬件仿真及环境实验说明电路工作稳定，验证了 FRI滤波器的相位响应可为严格的线性，它不存在延迟失真，只有固定的时间延迟，本发明在保证幅频特性满足技术要求的同时，更容易做到严格的线性相位；通过编程进行滤波处理，使处理速度更快，效率更高；
[0023]2、低功耗、尚精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉，提尚了滤波器的集成度和可靠性，提高了对干扰信号的抑制能力。
【具体实施方式】
[0024]以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0025]本发明提供的FIR数字滤波器的通带为12HZ?14.4KHZ，阻带为9.6KHZ?12KHZ，采样频率为48KHZ，阻带衰减为60dB。
[0026]综合考虑运算速度、价格、硬件资源、开发工具及其他因素，本发明的DSP芯片选用TI公司的TMS320LF2407A。该芯片为16位定点DSP芯片，有544 words*16bits DARAM和2K 16-bit words SARAM,并且具有16根数据线，可以扩展3个独立的存储空间。
[0027]TI公司的专用电源芯片可提供双电源输出3.3V/2.5V，3.3V/1.8V，3.3V/1.5V，3.3V/1.2V,本发明选用3.3V/2.5V的稳定电压芯片并且上电复位延迟时间短。3.3V电压为DSP芯片供电。时钟信号由时钟芯片给出，可选用工作电压为3.3V的20MHZ有源晶振。在程序设计中配置寄存器SCSRI为2*外部时钟。
[0028]在DSP芯片的外围电路中A/D转换器是一个非常重要的器件。综合考虑A/D转换器的精度、转换时间、价格，本发明选用TI公司专门为DSP配套制作的一种串行A/D转换器TVL2544。TVL2544是12位4通道低功耗串行数据A/D转换器，可以在2.7V?5.5V条件下工作转换时间3.6us,参考源具有内外部选择，且内部参考源可编程设定，SPI接口与TMS320系列DSP兼容。
[0029]A/D转换器转换通道模拟量输入电压范围为OV?4V，外部微处理器通过SPI接口对模块进行初始化配置，即写入A/D转换控制寄存器和基准参考电源设定，然后输入指令0000H选中模拟量输入通道AO、输入指令Ζ000Η选中模拟量输入通道Al或输入指令4000H选中模拟量输入通道A2，输入指令6000H选中模拟量输入通道A3。则启动相应通道的A/D转换操作，在一定的SPI接口时序下输出转换数据。在转换结果中高12位为A/D转换结果数据位，低四位始终为O。根据控制寄存器的配置定义需要的工作方式，控制命令通过DSP的SPI接口发送到TU2544的控制命令寄存器完成初始化设置。
[0030]D/A转换器与DSP芯片的连接:输入信号首先经过放大器和滤波器，然后进行A/D转换，将模拟信号转换为数字比特流。根据奈奎斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少是输入信号最高频率的2倍。DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号要进行某种形式的处理，如进行一系列的乘累加操作。数字处理是DSP的关键，这与其他系统如电话交换系统有很大的不同。在交换系统中，处理器的作用是进行路由选择，它并不对输入数据进行修改，而DSP处理器却要对数据进行相应的修改，经过处理后的数字量经D/A变换转换为模拟量，之后再进行内插和平滑滤波，得到连续的模拟波形，因此虽然两者都是实时系统，但两者的实时约束条件却有很大的不同。
[0031]DSP外围设备配套的一种D/A