[发明专利]一种FIR数字滤波器

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

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。

上述方案中，所述A/D转换器为TVL2544。

上述方案中，所述D/A转换器为TVL56381。

进一步地，由以下步骤设计而成：

1)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

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

3)开始进行抽样并读取抽样值,放入适当的存储单元；

4)将抽样值进行运算处理；

5)输出处理结果,重复3)、4)、5)。

进一步地，所述步骤4)由以下步骤组成：

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；

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；

c)将第K一1个抽样值AK一1放入AK,此时AK中的原数值被覆盖；

d)重复b)和c)直到完成N次乘法操作。

本发明的优点与效果是：

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；

2、低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉,提高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

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。

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。

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TMS32OLF2407A。该芯片为16位定点DSP芯片，有544words*16bitsDARAM和2K16-bitwordsSARAM,并且具有16根数据线，可以扩展3个独立的存储空间。

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。