基于DES5402PP的IIR滤波器设计与实现

在许多实际应用DSP系统中，输入信号既可以是语音信号、调制的电话信号、编码的数字信号、压缩后的图像信号，也可以是各种传感器输出的模拟信号，这就需要DSP通过A/D和D/A转换完成数字信号和模拟信号之间的转换，从而能使DSP处理模拟信号和将数字信号转换成易于人机交互的声、光、电等信号。DES5402PP是一个采用TI公司的TMS320C5402为核心处理器的实验开发板，它提供的TLC320AC01能很好的完成这一功能。 在数字信号处理领域，IIR（无限冲激响应）滤波器是一种常用的设计工具，尤其在实际应用中处理各种类型信号时，如语音、电话、图像和传感器信号。DES5402PP实验开发板是基于TI公司的TMS320C5402 DSP芯片，具备强大的信号处理能力。该开发板上集成了TLC320AC01，它是一个整合了A/D和D/A转换功能的芯片，能够高效地完成模拟信号与数字信号间的转换。 IIR滤波器设计的优势在于其结构相对简单，可以借鉴模拟滤波器的设计方法，同时在相同的性能指标下，使用较低的滤波器阶数即可达到良好的效果。在本文中，设计了一个低通IIR切比雪夫滤波器，采样点为256，采样频率为600Hz，用于处理包含100Hz和300Hz正弦信号的合成信号，目的是保留100Hz信号并滤除300Hz信号。设计过程包括在MATLAB中计算滤波器系数，然后将系数移植到DSP的汇编程序中。 TMS320C5402是一款高性能、低功耗的16位定点DSP，它的缓冲串口（BSP）增强了标准串口的功能，提供了更高的数据传输速度，允许不同长度的数据传输，并且可以直接与内部存储器交互，无需CPU介入。这种设计使得串口通信更加高效。 TLC320AC01芯片与C5402的结合使用，允许在一个缓冲通道串口中同时完成数据采集和输出，减少了硬件资源的需求。AC01支持16位数据精度和25kHz的最高采样率，通过配置其多个控制寄存器可以调整采样频率、增益和滤波器参数。在实验系统DES5402PP中，一个AC01作为主设备生成输入信号，另一个作为从设备接收和滤波信号。 在硬件连接上，DSP直接与两个AC01相连，主AC01产生模拟信号，从AC01接收并进行滤波处理。软件连接涉及将测试信号写入C5402的存储空间，然后通过缓冲串口发送到主AC01，最后由从AC01的D/A输出滤波后的信号到DSP的DR端。在串口通信中，AC01生成数据时钟和帧同步信号，C5402则使用这些外部信号进行同步。 DES5402PP实验平台通过集成的TMS320C5402 DSP和TLC320AC01实现了高效的信号处理，尤其是IIR滤波器的设计与实现，展示了数字信号处理在实际应用中的强大能力。通过对滤波器的精心设计和配置，可以精确地处理和分析各种复杂信号，为语音识别、图像处理、传感器数据分析等应用提供基础。