维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年１１月 第３ ３卷第６期 内蒙古大学学报（自然科学版） Ａｃｔａ Ｓｃｉｅｎｔｉａｒｕｍ Ｎａｔｕｒａｌｉｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔｉｓ ＮｅｉＭｏｎｇｏｌ ＮＯＶ． ２００２ Ｖ０Ｉ．３３ Ｎｏ．６ 文章编号：１ｏ０Ｏ～１６３８（２００２）０６—０６８２—０５ 一种数字均衡器的设计及ＤＳＰ实现。 谢卫华 ，张泽。 （１．内蒙古大学理工学院电子工程系；２．内蒙古大学理工学院自动化系，内蒙古呼和浩特０１００２１） 摘要：针对图形、图像等实时数字系统中由模拟信号重构过程所产生的失真问题，设计了用于 消除失真的数字均衡器．该均衡器具有线性相位ＦＩＲ特性，已经在ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ ＤＳＰ应用系 统中实现，取得了满意效果． ・ 关键词：Ｄ／Ａ转换；频率失真；数字均衡器；ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ Ｉ）ＳＰ 中图分类号：ＴＮ９１１．７２ 文献标识码：Ａ 引 言 随着数字化技术的快速、深入发展，人们对数字化电子产品所产生的图像、图形以及语音等质量 的要求越来越高．在图像、图形的实时数字处理过程中，与Ｄ／Ａ和Ａ／Ｄ转换相关的模拟信号重构过 程是决定数字系统输出质量的关键．本文针对Ｄ／Ａ转换过程产生的一类频率失真，设计了用于消除 失真的数字均衡器．对该均衡器设计采用了频率抽取法，具有线性相位ＦＩＲ特性，并且对设计方案作 了计算机仿真分析，最终在ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ ＤＳＰ应用系统中实现．该均衡器提高了数字系统输出波形 的准确性，有利于输出图象、图形质量的提高． １失真原因及其校正原理 在完善的数字系统中，模拟信号的重构最终是由Ｄ／Ａ转换器实现．在理想条件下，Ｄ／Ａ转换过 程可用以下理式描述． Ｄ／Ａ转换输入信号（采用抽样序列形式） （￡）： ： （￡） （￡一ｎ７’） 在满足抽样定理的前提下，该信号的频谱为： 夕（厂）： １∑Ｙ（Ｊ‘一ｍＬ） 由于理想Ｄ／Ａ转换过程仅起到理想重构滤波器作用（带宽为 的理想低通），因此Ｄ／Ａ转换输出信 号： ～ ＋∞ Ｙａ（￡）一ＩＪ 一。。 ｈ（ｔ—ｒ）２￣（ｒ）ｄｒ＝∑ｙ（一 ｎ７’）矗（￡一ｎ ） 该输出信号频谱为： Ｙ。（厂）一Ｈ（厂）・ （厂）：ｙ（厂） 其中Ｈ（厂）表示理想低通滤波特性，ｙ（厂）是系统输入模拟信号的频谱．可见理想Ｄ／Ａ转换可以不失 真地重构原模拟信号． 收稿日期：２００２—０２—２５ ・基金项目：内蒙古自治区科委基金资助项目 作者简介：谢卫华（１９７５￣），男，广东省兴宁市人，内蒙古大学理工学院电子工程系２０００级硕士研究生． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 谢卫华，张泽一种数字均衡器的设计及ＤＳＰ实现 ６８３ 但是理想Ｄ／Ａ转换器是无法实现的，一般是采用零阶保持方式实现Ｄ／Ａ转换．在此方式下实际 Ｄ／Ａ转换器输出信号为： ｙｐ（￡）一２２，ｙ（ｎ７’）户（￡一ｎＴ） 一２２，ｙ（ｎ７’）［ （￡一ｎ７’）一 （￡一，２＋１）丁］ 该信号对应的频谱为： （ ）一日，（ ） （ ）一—ｓｉ＿ｎ （￣ Ｔｆ）ｅ一， ，・亭（ 一ｍＡ） 通过比较以上频谱关系看出，实际的Ｄ／Ａ转换过程会引入由误差函数Ｈ，（ ）决定的失真．为了 校正其在［一 ／２～ ／２３范围的失真，可以在信号处理过程中（Ｄ／Ａ转换之前）增加一个数字均衡器， 该均衡器的频率特性应为： ）＝１／Ｈ ）一 ｅ 于是，加入数字均衡器后Ｄ／Ａ转换器输出信号频谱为： Ｙ （ ）一日 （ ） （ ）一片 （ ）Ｈ，（ ） （ ）一 （ ） 因此（一 ／２～ ／２）频率范围，输出信号的失真 得到了完全校正．该数字均衡器的幅频特性如图１所 、 ｌ Ｈ．ｑＬｔ）ｔ 一．． 示，其最大校正为： ２０１ｇ 。ＩＮ （ ）ｌ，； 一２０ｌｇｌ。ｌ ｓｉｎ Ｏ ｒ／２）Ｉ一３．９ｄＢ 图１均衡器行性曲线 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ２数字均衡器设计 基于上述分析的数字均衡器可用线性相位ＦＩＲ数字滤波器来实现，本设计采用频率抽样法设 计． 设均衡器的幅频特性为： Ｈ （ ）一 （一Ａ／２～Ｚ／２） 对该特性在一个周期内进行Ｎ点抽样，抽样间隔为 ，则 Ｈ （志）一 ｌ，－ （志＝０，１，…，Ｎ一１） 为了保证均衡器具有线性相位特性，对其频率特性上作如下规定： 当Ⅳ为偶数时 ｆＨ＇ｅ（志）ｅ Ⅳ＿Ⅲ Ⅳ…，志一０，１，…， Ｎ一１ Ｈ （志）一 Ｉ日， （志）ｅ－－Ｊ（Ｎ－－１）ｋ￣／Ｎ．．．，志一 Ｎ—＋１，…，Ｎ一１ 当Ⅳ为奇数时 （志）一 （志）ｅ一，‘ 一１）ｋ￣／Ｎ ｋ一０，１，…，Ｎ一１ 当日 （志）作ＩＤＥＴ，得到均衡器的Ｎ点单位抽样序列＾ （，２）： ＾ （，２）一 ∑Ｈ （志）ｅＳＴ￣ …，２—０，１，…，Ⅳ一１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 谢卫华．张泽一种数字均衡器的设计及ＤＳＰ实现 ６８５ 特有指令，可以高效地实现各种数字处理算法，图６是本数字均衡器信号处理过程的程序框图： 用ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０汇编语言编写的程序段如下．此程序段设计了两个区，地址分别为于ｈ ３０００ 和ｈ ３２００，长度均为５１２字，便于两个区交替进行存储和卷积运算，这样数据采集和处理是同时进行 的，所以该算法带来的延时很小，完全可以满足实时处理的目的．由于ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０工作于１ｏ０ ＭＨｚ主频下，根据指令集可推断出处理５１２点的数据延迟时间不超过１ ｍｓ，它远远小于一帧数据采 集时间（在２５ ｋＨｚ采样率下为２０ ｍｓ）． 图６数字均衡器程序流程 Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｌｏｗ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ＣＯＮＶ０： ａｒ２一＃ｌｃＯＯｈ ａ一＃０ ｉｆ（ａｎｅｑ）ｇｏｔｏ ＣＯＮＶ１ ｂｒｃ一＃ｌｆｆｈ ａｒ４一＃ｌｅＯＯｈ ａｒ３一＃３０００ｈ Ｂ＝＝ａｒ３ ｒｅｐｅａｔ（＃６３） ｍａｃｐ（＊ａｒｌ一，ｈ０，ａ） ＊ａｒ２＋一ｈｉ（ａ）＜＜０ ｂ—ｂ＋＃１ ａｒｌ＝＝ｂ ＊ａｒ４＋一＃０ ｎｅｘｔ００： ｇｏｔｏ ｎｅｘｔ０１ ａｒｌ一＃３０００ｈ ｄｂｌｏｃｋｒｅｐｅａｔ（ｎｅｘｔ００－－１） ． ｎｏｐ ＣＯＮＶ１： ａｒｌ一＃３３ｆｆｈ ａｒ２一＃２ｆｆｆｈ ｂｒｃ一＃６３ ａｒ４一＃ｌｅ００ｈ ａｒ３一＃３２００ｈ Ｂ＝＝ａｒ３ ａｒｌ一＃３２ｏ０ｈ ａ一＃ｈＯ ｄｂｌｏｃｋｒｅｐｅａｔ（ｎｅｘｔ１０—１） ｎｏｐ ｎｏｐ ｄｂｌｏｃｋｒｅｐｅａｔ（ｒｅｐｍｏｖｅ－－１） ｎｏｐ ｎｏｐ ａ一＃０ 维普资讯 http://www.cqvip.com ６８６ 内蒙古大学学报（自然科学版） ２００２钲 ａ＝＊ａｒｌ—— ｒｅｐｅａｔ（＃６３） ｍａｃｐ（＊ａｒｌ一，ｈ０。ａ） ＊ａｒ２＋一ｈｉ（ａ）＜＜０ ｂ—ｂ＋＃１ ａｒ１一ｂ ＊ａｒ４＋一＃０ ＊ａｒ２—— ａ ｎｏｐ ｒｅｐｍｏｖｅ： ｎｏｐ ｂｒｃ：＃ｌｆｆｈ ａｒ２一＃ｌｃＯＯｈ ｎｅｘｔ１０： 结论 本设计的数字均衡器已经在ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ ＤＳＰ应用系统中实现．实测结果表明，采用均衡器后 系统的输出特性与计算机仿真结果相一致，输出波形的准确性提高了，有利于输出图象、图形质量的 改善和提高． 本数字均衡器具有设计灵活、调整方便、实现精度高等优点．它对于解决数字系统中由其它原因 产生的频率失真也是很有意义的． 参考文献： ［１］ＴｅｘＡｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．ＴＭＳ３２０ＣＳ４Ｘ ＤＳＰ Ｍｎｅｍｏｎｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ［Ｍ］．Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｔ，１ ９９６． ［２］伯晓晨，李涛，刘路，等．Ｍａｔｌａｂ工具箱应用指南——信息工程篇［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０００．４． ［３］黄大卫．数字滤波器［Ｍ］．上海：上海铁道出版社，１ ９９１．１１． ［４］胡广书．数字信号处理——理论、算法与实现［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９７．８． Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＳＰ ＸＩＥ Ｗｅｉ—ｈｕａ．ＺＨＡＮＧ Ｚｅ （１．Ｄｅｐａｔ‘ｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ ７＂ｅｃｈｎｏｌｏｇ３・，ＮｅｉＭｏｎｇｏｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｈｈｏｔ ０１００２１，ＰＲＣ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｉｍｓ ａｔ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ａｎａｌｏｇ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ，ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｗｅ ｈａｖｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｔｏ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｈａｓ ｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅ ｏｆ ＦＩＲ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｉｎ ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ ＤＳＰ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ￣ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｄｉｇｉｔａｌ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ；ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０ ＤＳＰ
