FIR加速器

FIR滤波器的作用：它可以对音响进行纠正，使用任何的测量工具测得房间的脉冲响应，我们知道FIR系数的傅里叶变换即为频率响应，那么就可以得到房间最适合音响的一种音质，这对于音响的保护和产生最佳音质是有及其重要的作用，越来越多的数字音频设备中将FIR加入它们的设备中，是一个极大的卖点。

我们来看看Sysmtrix（思美）的FIR滤波器是怎么样的，如下图。这是一个1024 Taps的FIR滤波器，它直接点击Load Table选择，选择滤波器系数文件(*.csv)文件就可实现系数的导入，滤波器图形显示这是一个2k的低通滤波器。

好，接下来我们看看如何实现这个功能呢，大部分的DSP内部函数都带有了FIR函数，直接调用即可。但是FIR滤波器是很占资源的，使用CPU去做，很难达到理想的一种应用，要在时间和处理之间进行平衡。ADI的SHARC DSP呢，它自带有FIR硬件加速器，使用加速器不占用CPU时间，是非常棒的。

那么FIR加速器如何使用呢，用过VDSP的朋友应该知道，VDSP5.0有一个Accelerators插件,使用它我们可以通过参数配置的方式轻松得到一份代码例子（没有的朋友请到官网进行下载，按照文档安装）。

我们看左边的FIR Accelerator，它有很多参数，下面逐一解释:

GlobalSettings for all channels：

-No ofChannels : 需要做FIR滤波器的通道数，FIR采用TDM方式将外部数据搬移到加速器。

-DataFormat: 数据格式指定定点还是浮点，既然是SHARC DSP，它肯定是浮点了。

-AutoIterate?: 自动迭代，一帧数据处理完后是否自动从TCB加载数据处理。设置为否，需要CPU启动。

-RoundingMode: 舍入模式，此处默认即可，既然是浮点，影响不大。

-DMAInterrupt: 指定DMA中断发生在CPU哪个中断脚。

-Statusinterrupt: 状态中断，正常状态下无需设置。

-InterruptWhen: 何时中断，是所有通道都处理完了中断还是单个通道处理完了就中断CPU。

ChannelSpecific Setting: 这里的设置我们先不管吧，主要对BUFFER进行设置，使用这个软件进行设置还不如直接进行代码修改来得快。注意到里面有一个Sample Rate Convertion，也就是说它还有采样率转换，比如输入48K，FIR滤波之后得到8k的数据，降采样，这个时候我们将Ratio设置为6。本文将采用单速率的方式，此处不需要进行设置。

好，我们来看看产生的代码例子，#defineTAPS 512，#define WINDOWSIZE 512，具体根据应用情况进行修改。

/*  This file includes the initialization codes for FIR, IIR and FFT Accelerators  */

 

#include  "def21489.h"

#include  "Cdef21489.h"

 

void  Init_FIR();

 

/*  Declaring the external buffers needed for FIR Accelerator*/

extern  int FIR_IP_buff1[];  //输入数据BUFFER，大小为TAPS+WINDOWSIZE-1

extern  int FIR_OP_buff1[]; //输出BUFFER，大小为WINDOWSIZE

extern  int FIR_CF_buff1[]; //系数BUFFER，大小为TAPS

 

extern  int FIR_IP_buff2[];

extern  int FIR_OP_buff2[];

extern  int FIR_CF_buff2[];

 

//这个很重要，DMA TCB配置

/*Adding  the TCB for FIR channels*/

int  FIR_TCB_CH2[13]={

                                     0,//链式指针寄存器

                                     512 TAPS,//系数buffer长度寄存器，我们修改为宏定义TAPS

                                     1  -1, //系数修改寄存器，根据加速器

                                     FIR_CF_buff2,

                                     FIR_OP_buff2,

                                     512  WINDOWSIZE, //输出BUFFER长度寄存器

                                     1,

                                     FIR_OP_buff2+0,

                                     FIR_IP_buff2,

                                     512  TAPS+ WINDOWSIZE-1,//输入BUFFER长度寄存器

                                     1,

                                     FIR_IP_buff2+0,

                                     511|(511<<14)  TAPS -1|((WINDOW_SIZE-1)<<14)

                            };

 

 

//TCB1亦如是配置

int  FIR_TCB_CH1[13]={

                                     FIR_TCB_CH2+12,

                                     512,

                                     1,

                                     FIR_CF_buff1,

                                     FIR_OP_buff1,

                                     512,

                                     1,

                                     FIR_OP_buff1+0,

                                     FIR_IP_buff1,

                                     512,

                                     1,

                                     FIR_IP_buff1+0,

                                     511|(511<<14)

                            };

 

 

/*  Adding the Initialization Code for FIR Accelerator Now */

 

void  Init_FIR()

{

 

         int temp;

//链式指针寄存器

         FIR_TCB_CH2[0]=FIR_TCB_CH1+12;

  //这里映射DMA中断到PI0

         //Mapping the FIR DMA interrupt

         temp=*pPICR0;

         temp&=~(P0I0|P0I1|P0I2|P0I3|P0I4);

         temp|=P0I0|P0I1|P0I3|P0I4;

         *pPICR0=temp;

//选择FIR加速器，FIR,IIR,FFT只能使用一个，能不能同时使用三个，这是不行的

         //Selecting the FIR Accelerator

         temp=*pPMCTL1;

         temp&=~(BIT_17|BIT_18);

         temp|=FIRACCSEL;

         *pPMCTL1=temp;

 

         //PMCTL1 effect latency

                   asm("nop;nop;nop;nop;");

 

                   //Initializing the chain  pointer register

         *pCPFIR=FIR_TCB_CH1+12-0x80000;

//使能加速器，一旦配置好，加速器就会运行，这里将它注释掉

         //Now Enabling the FIR Accelerator

         *pFIRCTL1=FIR_EN|FIR_DMAEN|FIR_CH2|FIR_RND0;

 

}

 

 

上面呢，将加速器的使能语句注释掉了，是什么原因呢。在音频系统里面，DSP是按音频的采样率取帧进行处理，也就是采集到了一个WINDOWSIZE即产生中断，开始音频处理任务。如果你将FIR加速器马上使能或者让它自动迭代处理，无法配合我们的应用程序完成数据同步的问题。最好的办法是音频处理完一帧，使能FIR加速器，在音频的下一帧处理中，我们就可以引用加速器处理之后的数据了，再将需要处理的数据扔回给加速器。

最后，还有一个问题，细心的朋友可能会发现，输入BUFFER长度是TAPS+WINDOWSIZE -1，那么输入数据该如何填充呢？OK，这是一个循环buffer，初始化的时候定义一个指针指向TAPS-1位置。在填充数据时，使用circptr内联函数将指针重定义位置，直接看代码吧。

float*  inptr = fir_ip_bufffer(0)+handle->taps-1;        //初始化为taps-1位置

.........

//填充数据代码段

for(i=0;i<WINDOWSIZE;i++){

         out_ptr[i] = optr[i];    //opt为FIR输出buffer

         *handle->inptr = in_ptr[i]; //音频采样过来的数据，填给FIR输入buffer

         handle->inptr =  circptr(handle->inptr,1,iptr, handle->taps + WINDOW_SIZE - 1);//移动指针

}

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