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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要 本文阐述了数字滤波器的特点和设计方法，对FIR和IIR滤波器进行了比较，对数字滤波器的应用范围、应用前景和发展历程作了详细的说明。介绍了利用MATLAB设计FIR滤波器的各种方法(包含窗函数设计法、频率样本设计法、等波动法和最小二乘法)以及如何用MATLAB中的滤波器设计工具fdatool设计各种类型的滤波器。 选用TMS320LF2407A作为处理芯片进行硬件电路设计，根据最小系统的设计要点和注意事项设计了外围电路，包括时钟信号产生电路、DSP芯片供电电源电路、A/D数据采集、D/A数据恢复、前置放大电路及SPI串行通信接口电路、SPI接口寄存器配置等基本内
2、容，结合外围电路原理完成系统原理图硬件电路设计。 软件设计中通过MATLAB/SIMULINK环境中图形化的方式建立数字信号处理的模型进行DSP的设计和仿真验证，将设计的图形文件.mdl直接转换成C语言程序在CCS中运行。软件通过添加A/D, D/A接口程序，调试、编译后就可以下载到DSP目标板中。利用MATLAB软件开发产品加速了开发周期，比直接在CCs中编程方便快捷了很多，对于任何复杂功能的DSP系统，只需要进行少量的添加和修改就能完成功能正确的C语言程序设计。 以一个FIR数字带阻滤波器的实现为例对TMS320LF2407A硬件接口电路及DSP程序进行调试，使之达到设计指标。设计的电路通
3、过软件进行了验证并进行了环境实验，多次实验证明了电路工作稳定，满足设计要求。同时验证了FIR数字滤波器的线性相位，从该滤波器的相频响应曲线可以看出，滤波器输入和输出波形只有时间上的延迟，没有波形畸变。该FIR滤波器的相位响应可为严格的线性，因此它不存在延迟失真，只有固定的时间延迟，适用于图像信号处理、数据传输等以波形携带信息的系统。关键词:MATLAB, DSP, FIR，数字滤波器ABSTRACT This article tells us the characteristics and design methods of digital filter, Itcompared FIR wit
4、h IIR digital filter and detailedly narrated the application area、application foreground and development of digital filter. It particularly introducesthe design method of FIR digital filter based on the software MATLAB and how todesign digital filters with fdatool which is the filter designing tool
5、of MATLAB. Choose the TMS320LF2407A as the processing chip to design the hardwarecircuit, on the basis of the designing point, design the peripheral circuit, such asclock signal circuit, power supply circuit, A/D conversion, D/A conversion, dataamplifying circuit, SPI communication connection circui
6、t and SPI registersconfiguration. Combining the peripheral circuit finish the system hardware circuit. In the software designing, using MATLAB/Simulink set up the model of datasignal processing and going along the imitating. The figure file can be made into theC language program which is downed into
7、 the DSP aiming board. This programneeded appending A/D and D/A meeting program, debugging and editing. It candesign and realize many functions using these models and other digital signalprocessing models under the condition of Simulink. The program can be modifiedand edited in the development envir
8、onment CCS. MATLAB accelerate developingperiod and be more convenient than CCS. This article give the hardware interface circuit designing and a C languageprogram of digital bandstop filter, choosing the TMS320LF2407A and imitating themodule of digital filtering processing in the MATLAB/Simulink. Th
9、e program hasalready been applied in the hardware circuit. Many tests has proved that theprogram works stably and meets the designing needs. At the same time, the linearphase of FIR digital filter is proved, that is, the input and output wave has nodistortion but time delay.Key Words: MATLAB，DSP，FIR
10、, Digital filterrr目录 第一章 绪 论1.1引言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为如今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字信号处理（DSP）包括两重含义：数字信号处理技术（Digital Signal Processing）和数字信号处理器（Digital Signal Processor）。数字信号处理（DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，其应用范围涉
11、及几乎所有的工程技术领域。在数字信号处理的应用中，数字滤波器很重要而且得到了广泛的应用。按照数字滤波器的特性，它可以被分为线性与非线性、因果与非因果、无限长冲击响应（IIR）与有限长冲击响应（FIR）等等。其中，线性时不变的数字滤波器是最基本的类型；而由于数字系统可以对延时器加以利用，因此可以引入一定程度的非因果性，获得比传统的因果滤波器更灵活强大的特性；IIR 滤波器的特征是具有无限持续时间冲激响应，这种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器，而FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现，也可以采用非递归的方式实现，但其结构主要还是是非递归
12、结构，没有输出到输入的反馈，并且FIR滤波器很容易获得严格的线性相位特性，避免被处理信号产生相位失真，而线性相位体现在时域中仅仅是h(n)在时间上的延迟，这个特点在图像信号处理、数据传输等波形传递系统中是非常重要的，且不会发生阻塞现象，能避免强信号淹没弱信号，因此特别适合信号强弱相差悬殊的情况。相对于IIR滤波器，FIR滤波器有着易于实现和系统绝对稳定的优势，因此得到广泛的应用；对于时变系统滤波器的研究则导致了以卡尔曼滤波为代表的自适应滤波理论的产生。自适应滤波即利用前一时刻已获得的滤波器参数等结果，自动地调节（更新）现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的统计特性，或者随时间变化的统计特性
13、，从而实现最优滤波。几种主要的自适应滤波器为：最小均方（LMS）自适应滤波器、递推最小二乘（RLS）自适应滤波器、格型自适应滤波器、无限冲击响应（IIR）自适应滤波器。而自适应去噪电路是信号处理领域一个简单应用，一个被噪声污染的信号借助于相关噪声可以把信号提取出来，而噪声不断变化,为了得到较清晰的语音信号必须采用自适应去噪技术,随噪声变化进行自适应滤波.滤波器自动调整它们的系数。 目前FIR滤波器的实现方法大致可分为三种：利用单片通用数字滤波器集成电路、DSP器件和可编程逻辑器件实现。单片通用数字滤波器使用方便，但由于字长和阶数的规格较少，不能完全满足实际需要，使用以串行运算为主导的通用DSP
14、芯片实现要简单，是一种实时、快速、特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器，借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。由于它具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统而在通信、航空、航天、雷达、工业控制、网络及家用电器等各个领域得到广泛应用。1.2课题背景及研究意义1.2.1课题背景数字信号处理就是用数字信号处理器(DSP)来实现各种算法，由于具有精度高、灵活性强等优点，已广泛应用在数字图像处理、数字通信、数字音响、声纳、雷达等领域。数字滤波技术又是进行数字信号处理的最基本手段之一，它是对数字输人信号进行运算，产数字输出信号，以改善信号品质，
15、提取有用信息，或者把组合在一起的多个信号分量分离开来为目的。在信号处理领域中，对于信号处理的实时性、快速性的要求越来越高，因此在许多信息处理过程中，如对信号的过滤、检测、预测等，都要广泛地用到滤波器。其中数字滤波器具有稳定性高、精度高、设计灵活、实现方便等许多突出的优点，避免了模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题，因而随着数字技术的发展，用数字技术实现滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。而有限冲激响应(FIR)滤波器能在设计任意幅频特性的同时保证严格的线性相位特性，在示否音、数据传输中应用非常广泛。1.2.2研究意义用可编程DSP芯片实现数字滤波可通过修改滤波器的参数
16、十分方便地改变滤波器的特性。因此，我们有必要对滤波器的设计方法进行研究，理解其工作原理，优化设计方法，设计开发稳定性好的滤波器系统。我们将通过DSP设计平台，实现较为重要的FIR和自适应滤波器系统。从而通过本课题的研究，掌握滤波器的设计技术，为通信、信号处理等领域实用化数字滤波器设计提供技术准备。本科题的研究，将为今后设计以DSP为核心部件的嵌入式系统集成提供技术准备，这不仅具有重要的理论意义，同时还具有重要的实际意义。1.3国内外相关领域的研究20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生，并得到了迅猛的发展。当时还没有DSP，数字信号处理只能依靠MPU来完成
17、。但MPU（微处理器）的速度无法满足高速实时的要求。因此数字信号处理技术多是停留在理论上，得不到广泛的应用，但这为DSP的诞生打下了基础。70年代至80年代初是DSP发展的第二阶段。70年代初，有人提出了DSP的理论和算法基础。但是直到1978，世界上第一个世界上第一枚DSP才诞生，它是由1978AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑；1980年NEC公司推出的PD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。美国德州仪器公司Texas Instruments也于1982年推出了其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产
18、品，它们都是基于NMOS工艺。此时的DSP运行速度较以前的MPU有了较大的提高，但由于制造工艺所限，体积和功耗都比较大，内部资源较少，且价格昂贵。80年代中期直到现在是DSP得到了蓬勃发展并广泛应用的时期。80年代中期，随着大规模集成电路技术尤其是CMOS技术的发展，基于CMOS工艺的DSP应运而生，体积功耗都大大减少，而存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础；80年代后期，DSP运算速度进一步提高，应用范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代直到现在，DSP发展最快，此时的DSP集成度极高，体积、功耗进一步减少，内部资源更是成倍增加，而价格却进一步下降。此时，
19、DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面。生产DSP 器件的公司也不断壮大，目前，市场占有率前四名依次为:Texas Instruments、 Lucent 、Analog Device、Motorola。在所有生产DSP的公司中，TI可谓一枝独秀，它是世界上最大的DSP供应商，TI系列的DSP也是公认的最成功的DSP。其DSP市场份额占全世界份额近50%。其产品覆盖了高、中、低端几乎所以市场，广泛应用于各种领域。自从在1982年成功推出了其第一代DSP TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15等，TI相继推
20、出了第二代DSP TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP TMS320C30/C31/C32，第四代DSP TMS320C40/C44，第五代DSP TMS3205X/C54X/C55X及目前速度最快的第六代DSP TMS320C62X/C67X等等。DSP器件应用面从起初的局限于军工，航空航天等军事领域,扩展到今天的诸多电子行业及消费类电子产品中。在TI公司的 DSP 产品中C1X、C2X、C2XX、C5XX、C54X、C62X等系列是定点运算指令系统的DSP；C3X、C4X、C67X等系列是浮点运算指令系统的DSP；AV7100、AV7110等系列是用于视频、音
21、频领域的专用数字压缩产品。1.4主要研究内容本课题是基于TI公司近年推出的高性能定点DSP TMS320C5410设计滤波器系统，如：有限冲击响应滤波器（FIR）。本次课题的主要任务，就是掌握DSP芯片开发技术，完成如下工作：1、用窗函数法实现FIR滤波器，通过调用四种窗口函数，截取不同的带通与低通滤波原型，满足以下性能要求：带通滤波器：下阻带边缘：，；下通带边缘：，上通带边缘：，；上阻带边缘：， 低通滤波器：，；，2、用时间抽取法实现FFT/IFFT算法，通过此算法，对信号进行频域分析、频域处理；3、自适应滤波器是目前数字滤波器领域中最为活跃的分支，讨论采用经过改进的LMS（最小圴方误差）算
22、法实现自适应滤波器。 4、研究DSP的结构特点，了解TI公司的TMS3205410 DSP器件，掌握DSP系统的构成及软硬件设计方法和CCS软件的调试方法；并以TI公司的TMS3205410 DSP为核心处理器，在DSK上实现FIR滤波器系统。 本论文共分为五个部分，第一章为绪论部分，介绍DSP及其滤波器的发展现状；第二章详细介绍DSP的特点、性能指标、软件开发工具、指令系统及硬件结构；第三章介绍了FIR滤波器的设计方法，并详细阐述了用窗口设计方法设计FIR滤波器及MATLAB实现；第四章介绍FIR滤波器的应用及其实现；第五章介绍自适应滤波器基本理论、算法及其应用。其中，三、四章是本论文的核心
23、部分。第二章 DSP及其开发环境一个典型的 DSP 系统如图2.1示。图2.1 典型的DSP系统图2.1是一个用DSP做信号处理的典型框图。由于DSP是用来对数字信号进行处理的，所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。于是先对输入模拟信号进行调整，输出的模拟信号经过A/D变换后变成DSP可以处理的数字信号，DSP根据实际需要对其进行相应的处理，如FFT、卷积等；处理得到的结果仍然是数字信号，可以直接通过相应通信接口将它传输出去，或者对它进行D/A变换将其转换为模拟采样值，最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。一般来说DSP的设计过程应遵循一定的设计流程，如图2.2示。DS
24、P应用定义系统性能指标硬件调试选择DSP芯片软件编程硬件设计系统集成软件调试系统测试和调试图2.2 DSP基本设计流程第3章 硬件设计3.1滤波器的设计指标设计要求:采用Kaiser窗设计一个双通道线性相位FIR数字带阻滤波器; 输入信号一5V-+5V,输出信号一5V十5V; 通带:7.2KHZ9. 6KHZ , 12KHZ4.4KHZ 阻带:9.6KHZ12KHZ 阶数:要求最低阶数. 采样频率:48KHZ. 通带波纹:,I dB，阻带衰减:)60dB3.2 DSP芯片的选择 设计DSP应用系统，选择DSP芯片是非常重要的一个环节。只有选定了DSP芯片才能进一步设计外围电路系统的其他电路。D
25、SP芯片的选择应根据实际的应用系统需要来确定。一般来说选择DSP芯片时应考虑如下因素： (1) DSP芯片的运算速度 运算速度是DSP芯片最重要的性能指标，也是选择DSP芯片时需要考虑的一个主要因素。DSP芯片的运算速度可以用以下几种性能指标来衡量。 指令周期:执行一条指令所需要的时间，通常以ns为单位 MAC时间:一次乘法加上一次加法的时间 3.FFT执行时间:运行一个N点FFT程序所需要的时间 .4.MIP S:每秒百万条指令 MOPS:每秒百万次操作 6.MFLOPS:每秒百万次浮点操作 BOPS:每秒十亿次操作(2) DSP芯片的价格(3) 根据实际应用情况，确定一个价格适中的DSP芯
26、片。一般来说，芯片制造商的主流芯片价格比较便宜。(3) DSP芯片的硬件资源 这是指总线结构、直接存储器存取(DMA). I/O总线结构是否便于连接，片内、片外存储器容量大小等。(4) DSP芯片的开发工具 目前，TI公司DSP芯片约占国内DSP市场份的90%，国内从20世纪90年代初开始有一批专业公司从事DSP的开发和推广。现已有完善的DSP开发工具。(5)其他因素 这些因素指芯片的功耗、供货周期、封装形式、质量标准、使用寿命等。 DSP应用系统的运算量是确定选用多大处理能力的DSP芯片的基础，那么，如何根据DSP应用系统的运算量来确定DSP芯片呢?1141(1)按样点处理 按样点处理就是D
27、SP算法对每一个输入样点循环一次。例如，一个采样LMS算法的256抽头的自适应FIR滤波器。假定每个抽头的计算量需要3个MAC周期，则256个抽头需要256X3=768个MAC周期。如果采样频率为8KHZ,即样点之间的I司隔为125us, DSP芯片的MAC周期为200ns，则768个周期需要153.6us，显然无法实现处理，需要选用速度更快的芯片。(2)按帧处理 有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环一次，而是每隔一定的时间间隔(通常称为帧)循环一次。所以选择DSP芯片应该比较一帧内DSP芯片的处理能力及DSP算法的运算量。假设DSP芯片的指令周期为P，一帧的时间为t，则该DSP芯片在一帧
28、内所提供的最大运算量为t/P条指令。 上述这些重要因素中，可根据自己的需要进行选择。定点运算的DSP芯片的最主要的优点是功耗低，价格便宜，体积小，但运算精度不高，一般是16位，片内也只有32位。由于它以上突出的优点，所以在数字通信、侦察干扰、家电及便携式小仪表等方面发展的很快。而浮点DSP芯片功耗大，价格高，体积也稍大，但运算精度高，一般是32位，片内可达到40位。在实际的使用中，TI公司和AD公司的产品比较适合自行研制的产品的需要，电路可根据需要设计，外围电路也可以根据需要选择，且芯片在市场较多。但编程相对复杂，电路设计搭配也较复杂。而其他公司的产品相对专用性较强，大多为其产品配套设计，价格
29、较高，外围电路芯片的专用性很强，D SP芯片及配套芯片市场上较少，但其电路设计及程序设计较简单，效果也较好，设计产品周期较短。另外，大多数公司配有C语言辅助开发软件，但在实际应用中，用C语言编程的开发程序都对芯片的运行速度有较大的影响，但处理速度变慢，不能正常发挥芯片的速度。在选择芯片时应尽量选择较新的产品，以防止因芯片的停产而造成不必要的损失。在本设计中选用TI公司的TMS320LF2407A。该芯片为16位定点DSP芯片，有544 wordsx 16 bits DARAM和2K 16-bit words SARAM，并且具有16根数据线可以扩展下面3个独立的存储空间共192K words:
30、 1 .64K- word program space 2. 64K- word data space 3 .64K- word 1/O space 硬件中采用SPI接口串行数据输入输出，程序设计时将用到的寄存器如下:根据各个寄存器的配置定义工作状态。表3-1程序设计中用到的寄存器及地址数据存储单元寄存器寄存器名称 地址 名称 中断和系统 7018h SCSRI 系统控制和状态寄存器1 7019h SCSR2 系统控制和状态寄存器2 看门狗 7023h WDCNTR看门狗计数寄存器 7025h WDKEY 看门狗复位寄存器 7029h WDCR 看门狗时钟控制寄存器 SPI串行数据接口 704
31、0h SPICCRSPI配置控制寄存器 7041h SPICTLSPI操作控制寄存器 7042h SPISTSSPI状态寄存器 7044h SPIBRRSPI波特率寄存器 表3-1(续)程序设计中用到的寄存器及地址数据存储单元寄存器 寄存器名称 地址 名称 SPI串行数据接口 7047h SPIRXBUFSPI串行接收缓冲寄存器 7048h SPITXBUFSPI串行发送缓冲寄存器 7049h SPIDAT SPI串行数据寄存器 704Fh SPIPRI SPI优先控制寄存器 数字输入/输出口 7090h MCRA I/0多用控制寄存器A 7092h MCRB I/0多用控制寄存器B 7098
32、h PADATDIRPort A数据和方向控制寄存器709Ah PBDATDIRPort B数据和方向控制寄存器3.3硬件设计过程3.3.1电源设计及外部时钟信号输入 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，在本设计中选用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全程工作供电。 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SCSR1设计成DSP的工作频率为2、外部时钟即DSP的工作频率为40MHZ 。3.3.2 A/D与DSP芯片的
33、连接 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。基于不同的应用，可以选择不同的性能指标和价位的芯片。对于一般的A/D选择，主要考虑以下几个方面的因素。(1)转换器的精度 一般系统要求对信号作一些处理，例如FFT变换。因为DSP的数据是16位。所以最理想的精度为12位，留出4位作算法的溢出保护位。但要注意的是DSP完全可以接收高于16位的A/D，例如接收20位A/D PCM1800的传输数据。(2)转换时间 因DSP芯片的指令周期为纳秒级，运算速度相当快，能够进行信号的实时处理，为了体现它的优势，它的外围设备的数据处理速度就要尽可能与它匹配。同时，转换时间也决定了它对信号的处理能
34、力。(3)转换器的价格 价格也是选择A/D的一个重要因素。 除了上述几个因素外，选择A/D芯片还应考虑到芯片的功耗、封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。 这里选择TI公司专门为DSP配套制作的一种串行A/D转换器TLV2544,其功能方框图如下图所示。下面先介绍TLV2544的工作原理以及它与2407A的连接和调试，然后设计一个滤波器实时的对A/D输入的数据进行滤波，再经过D/A输出。(1) TLV2544的一般说明: TLV2544是可以在2.7V-5.5V条件下工作的12位4通道低功耗串行数据A/D转换器，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
35、与TMS320系列DSP兼容，其管脚定义如图3-11。 图3-1 TLV2544管脚定义 其中AO, Al, A2, A3是模拟信号输入端，SDO串行数据输出，SDI串行数据输入，用于控制寄存器的设定，SCLK是时钟信号输入端。CS片选信号，REFM和REFP为基准电压脚，电路中两管脚间需要接上1 Ouf和0. luf电容。(2) TLV2544的工作方式、基准电压和输入输出数据格式 A./D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OOOOH选中模拟量输入通道AO、输入指令2000H选中模
36、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。输入指令格式如表3-2。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0。转换结果数据形式见表3-3。控制寄存器位配置定义见表3-4。根据控制寄存器的配置定义需要的工作方式，该控制命令通过DSP的SPI接口发送到TLV2544的控制命令寄存器完成初始化设置。 表3-1输入指令格式D15-D12 D II-DO 命令 配置数据位表3-2转换结果形式D15-D4 D3-DO 转换结果全为0 A/D转换工作方式时序图如3
37、-2.图3-2 A/D转换工作时序表3-3控制寄存器配置位定义位 定义 D(15一12) 全为0，不参与编程 D11 参考源选择。0:外部1:内部 D10 内部参考电压选择0: 4V 1: 2V D9 采样周期选择0: 12 SCLKS 1: 24 SCLKS D(8-7) 转换时钟源选择 00:转换时钟=内部OSC 01:转换时钟=SCLK 10:转换时钟二SCLKA 11:转换时钟=SCLK/2 D(6-5) 转换模式选择00:单模式01:重复模式 10:扫频模式11:重复扫频模式D (4-3) 自动扫频顺序选择 00: N/A 01:0-1-2-3-0-1-2-3 10: 0-0-1一1
38、-2-2-3-3 11: 0-1-0-1-0-1-0-1D2 引脚EOC/1NT功能选择0: /INT 1: EOC D(1-0) FIFO触发电平00: FULL 01: 3/4 10: 1/2 11:1/4 转换结果理论值计算公式为: CODE=VAnal。二。/4*4096h (3-1)该理论值可与实际仿真值想比较，经过实验证明误差很小大约为士20H，也就是30mv左右，转换精度很高。TLV2544与DSP的连接如下图3-3所示。 图3-3 TLV2544与DSP的连接 由于TLV2544处理的数据范围为0-4V，所以模拟量信号的输入需要经过处理，假如输入信号范围为一5V-+5V，则需要
39、设计电路使一5V-+5V转换为0-4V，理论上可由下面的公式得到; VOUTI=2V -Vinl/2.5 (3-2)该电路完成的是将输入信号为一5V-+5V转换为OV-4V的功能。3.3.3 D/A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。根据奈愧斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少是输入信号最高频率地倍。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
40、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。 TI公司为DSP外围设备配套的一种D/A转换器TLV56381，在2.7V-5.5V工作条件下的低功耗12位串行数据D/A转换器，内部参考电源可编程设定，设定时间在快速模式下lus，慢速模式下3.5us, SPI接口与TMS320系列DSP兼容。其管脚定义如下图3-4。 图3-4 TLU5638管脚定义 其中DIN为串行数据输入端，SCLK为时钟信号输入端，/CS为片选信号，OUTA, OUTB为两个模拟量输出通道，REF为基准参考源输入端。在采样的16位数据中低12位为有效数据位。外部微处理器通过SPI接口对模块进行初始化配置，即写入D/A转换控制寄存器，然后外部微处理器将通道选择指令和通道数据写入相应的通道/指令数据寄存器，则