基于LabVIEW的DSP設計

　　4 DSP設計實例

　　4.1 系統辨識原理

　　自適應濾波器具有在未知環境下良好運行并跟蹤輸入統計量隨時間變化的能力，使得自適應濾波器成為信號處理和自動控制應用領域強大的設備。自適應濾波器應用分為四種類型：辨識、逆模型、預測及干擾消除，其中系統辨識的目的在于設計一個自適應濾波器逼近一個給定的未知的動態系統。應用自適應濾波器實現系統辨識的基本結構如圖4所示。

　　圖4 系統辨識的基本結構

　　在自適應濾波器的應用中，一個重要的問題是確立使可調節的濾波器參數最優的標準（或準則）。最小均方（LMS）算法能夠產生一個二次性能指數作為濾波器系數的函數，從而具有單一的最小值，它是自適應濾波器的一種最基本的算法，所以本文采用LMS算法來實現自適應濾波器的應用。

　　4.2 基于TMS320C6713EVM的系統辨識設計

　　硬件平臺選用的是TMS320C6713EVM高速語音信號（采集）處理平臺。該平臺采用了Texas Instruments公司高性能浮點DSP器件 TMS320C6713B。使用的仿真器為5100USB V2.0系列DSP仿真器。

　　軟件設計部分如圖5所示。由LabVIEW的Express VI產生的正弦波作為輸入信號，以巴特沃思濾波器VI作為信號所通過的未知系統。在CCS開發環境下用C語言編寫實現自適應濾波器的LMS算法程序，在LabVIEW開發環境下用G語言開發自適應濾波器的應用程序與圖形界面，通過LabVIEW與CCS之間的實時數據交換（RTDX）實現通信。

　圖5 系統辨識程序框圖

　　通過前面板可以清楚直觀的看到自適應濾波器輸出逐漸逼近未知系統的輸出，最后準確的識別出未知系統的過程。輸入信號除了使用單頻正弦波還以均勻白噪聲為輸入，實驗結果表明均可達到對未知系統的辨識，驗證了整個系統功能的正確性及設計方法的有效性。程序運行結果如圖6所示。

　　圖6 系統辨識運行結果

　　5 結論

　　本文在LabVIEW開發環境下實現了基于TMS320C6713EVM DSP硬件開發平臺的自適應濾波器應用設計――系統辨識。其設計方法區別于傳統的DSP設計開發方法，是DSP設計新方法的有益嘗試。這種設計方法大大縮短了DSP的開發周期，充分發揮了DSP和LabVIEW的特點，將復雜運算交給DSP去實現，同時通過LabVIEW的可視化界面可以清楚地看到程序運行的結果與波形，方便實現在線調試，運行結果直觀、清晰。使用LabVIEW開發環境進行DSP的開發擺脫了繁瑣的基于文本的語言代碼和復雜的調試過程，可以輕松實現對DSP的開發，是DSP設計的一個新的發展方向，可以很好地應用于工程實踐及DSP教學。