1、附录 1 用于 FIR 滤波器的 MSP430 有效代码综合 摘要 利用 MSP430 高效的乘法器可以很容易的实现数字滤波。 1这个工具附带的文件可以自动的将 FIR 滤波器系数转化成 MSP430 的汇编代码，而这个代码可以被用到任何的应用程序中。 Horner 算法和 CSD 格式用来实现高效的乘法操作。在 MSP430 上的滤波器的性能通过对穿过所有频率的评价来表现出来。 MSP430 上的滤波器的性能在 CPU 的周期，代码的大小，低通、高通、带通、带阻滤波器和陷波滤波器的频率响应等方面的表现在附录 A 中。在附录 C 中，这篇应用报告介绍如何比较超功低耗单片机。它讨论了在现在流行的
2、单片机之间的关键的不同点，和怎样说明它们的特点和规范，并提供了它们应用的条件。 内容 1 绪论 . 2 2 FIR 滤波器代码合成器 . 2 3 参考书目 . 4 附录 A FIR 滤波器举例 . 5 附录 B 文件目录 . 10 附录 C 选择超功低耗单片机 12 图表目录 A-1 低通 FIR 滤波器响应 . 5 A-2 高通 FIR 滤波器响应 . 6 A-3 带通 FIR 滤波器响应 . 7 附录 1 A-4 带阻 FIR 滤波器响应 . 8 A-5 陷波 FIR 滤波器响应 . 9 1 绪论 FIR 滤波器，以其固有的稳定性和线性相位的特性而闻名，有时是数字滤波器的理想选择对象。 2
3、滤波器系数一般都是浮点型数据，需要换算确定到最近的整型数据一以便在定点计 算的机器上进行操作，如 MSP430 微控制器。 3另外，这样一种滤波在没有硬件乘法器的情况下将会在 CPU 的周期中占很大的开销。对这两方面都照顾到的方法是 Horner 的算法。 Horner的算法有能力实现整型浮点数的乘法，因而消除了对滤波器系数的换算。仅用移位和加法指令执行乘法操作可以实现在 CPU 周期中执行的高效率。1这个工具和它的文件为 FIR 滤波器产生的有效的 MSP430 代码可以被下载，并给出滤波器的系数。另外，产生的 C 的包文件和数据文件以一定频率执行清理数据的操作来检验滤波器的性能。 2 FI
4、R 滤波器代码合 成器 FIR 滤波器代码合成器 FIR_filter_codegen.exe 是附于这个文件的一个工具。需要输入到工具中的是 FIR 滤波器的系数，滤波器长度，系数的判定位（包括整数和小数部分），和采样频率。 2.1 输入参量 当这个工具被执行的时候，会出现一个交互试的窗口要求输入先前讨论过的参量。产生的滤波器的代码的执行完全取决于这些参数，输入错误的格式会导致产生错误的代码和影响滤波器的性能。 2.1.1 滤波器系数 FIR 滤波器的系数是浮点格式，必须被复制粘贴到 FIR_filter_coeff.dat这个文件中，这个文件必须和工具在同一目录下。 2.1.2 滤波器长度
5、 滤波器长度对应于滤波器系数的数目，这个数目需要与存储到FIR_filter_coeff.dat 这个文件中的系数相一致，任何不一致工具都不会报告，而这样的错误将会导致滤波器错误的执行。 2.1.3 滤波器系数的判定位 附录 1 滤波器的性能非常依赖于特征系数的选取。单独判定位对于系数的整数部分和小数部分是必要的。因为小数部分的判定位对滤波器性能有直接的影响，所以通常选择一个好的判定。判定位的增多导致代码的大小和 CPU的周期相应的增加。这些判定位（整数和小数部分）为每个系数保 持常量。 2.1.4 采样频率 开始的采样频率应该与以前产生 FIR 滤波器系数的采样频率相一致。工具用这个参量通过
6、有效频率来产生采样数据，并评价输出时间采样的频率响应。这个参量的错配将导致滤波器性能的误译。 2.2 输出 一旦输入参数被输入，这个工具产生的一系列文件就像用 IAR Embedded Workbench产生的 MSP430 工程一样必须被包含进去。 2.2.1 频率扫除数据 FIR_sine_data.dat 这个文件是一个数据文件，这个文件包含了频率的正弦数据，频率范围从 10Hz到 (采样频率 /2)-10Hz，相等的隔开超过 44频率。为每一个频率， 400 个从 -2047 到 +2047 范围内的采样数据以整型数据类型产生。这种格式的选取和存在于一些 MSP430 设备中的 12
7、位 ADC 相一致。这样的数据更容易确认 FIR 滤波器产生的频率响应。 2.2.2 FIR 滤波器 MSP430 汇编代码 FIR_filter.s43 包含了 MSP430 的汇编代码，这些代码用来执行 FIR 的滤波。功能调用使得这种功能在每一个频率下的 400 个采样点建立在通过对采样点进行采样的基础之上。这个功能函数返回一个输出采样值，这个值随后被用来评估得到的每一种频率。 2.2.3 C 文件包 FIR_filter_wrapper.c 这个文件初始化了所有的变量，这些变量对于在MSP430 上模拟滤波器的性能是非常必要的。它的功能调用了 FIR_filter.s43文件的汇编功能。输出的采样值积攒起来完成对频率响应的近似估计，而输出的采样值来自于最终的对每种频率的 400 个采样值。这种规格化的获得的与频率相对的采样值作为例子在附录 A 中以图给出。这些 44 积攒得到的采样值也被打印到 IAR Embedded Workbench 选择的显示终端 I/O 窗口中。这些值可以以图表的形式写入 Excel 文件 FIR_gain_plot.xls 中。 2.3 总结 这个部分是对使用 FIR 滤波合成器工具指令的一个小结。附录 B 的目
