FIR濾波器設(shè)計(jì)課件

1、DSP技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程題目: FIR濾波器設(shè)計(jì)姓 名: 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 通信工程2011級(jí)學(xué) 院： 電氣信息學(xué)院指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 目錄摘要-31.設(shè)計(jì)題目-42.系統(tǒng)功能介紹-43.設(shè)計(jì)原理及算法研究-4 3.1設(shè)計(jì)原理-4 3.2算法設(shè)計(jì)-54.相應(yīng)參數(shù)設(shè)計(jì)-6 4.1低通濾波器的濾波系數(shù)的計(jì)算-6 4.2濾波器輸入信號(hào)參數(shù)-65.編寫(xiě)程序-6 5.1部分源程序-6 5.2 0119.cmd程序-7 5.3濾波器系數(shù)測(cè)試程序和圖形-8 5.4 濾波器輸入信號(hào)生成程序和圖形-96.調(diào)試過(guò)程-10 6.1調(diào)試前的準(zhǔn)備-10 6.2 MATLAB的使用-10 6.3編寫(xiě)及編譯程序-10 6

2、.4觀(guān)察點(diǎn)設(shè)置-117.實(shí)驗(yàn)結(jié)果-11 7.1運(yùn)行結(jié)果-11 7.2輸入信號(hào)頻譜圖-138.設(shè)計(jì)總結(jié)-14參考文獻(xiàn)-15摘要:在TMS320C54x系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS下對(duì)FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行了討論。利用Matlab中的FIR數(shù)字濾波器的函數(shù)設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，對(duì)得到的濾波器系數(shù)采用Q15格式表示，并用C語(yǔ)言產(chǎn)生模擬輸入信號(hào)。將獲取的系數(shù)和輸入信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的指令調(diào)到DSP芯片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，運(yùn)用MAC指令，循環(huán)緩沖寄存器、塊循環(huán)寄存器實(shí)現(xiàn)已知混合信號(hào)的濾波，通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真，從輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的時(shí)域和頻域曲線(xiàn)可看出在DSP上實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器能完成預(yù)定的濾波任務(wù)。關(guān)鍵字：CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境；

3、DSP；FIR；Matlab1.設(shè)計(jì)題目 FIR濾波器設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)FIR低通（或高通、帶通）濾波器，通帶邊界頻率為1500Hz，通帶波紋小于1dB；阻帶邊界頻率為2000Hz,阻帶衰減大于40dB；采樣頻率大于8000Hz。FIR濾波器的設(shè)計(jì)可以用MATLAB窗函數(shù)法進(jìn)行。2.系統(tǒng)功能介紹任何一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，都存在著各種各樣的干擾。數(shù)字濾波器是使用最為廣泛的信號(hào)處理算法之一。數(shù)字濾波器在語(yǔ)音信號(hào)處理、信號(hào)頻譜估計(jì)、信號(hào)去噪、無(wú)線(xiàn)通信中的數(shù)字變頻以及圖像信號(hào)等各種信號(hào)處理中都有廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)中，先使用MATLAB模擬產(chǎn)生合成信號(hào)，然后再利用CCS進(jìn)行濾波處理。將模擬信號(hào)的采樣頻率設(shè)

4、定為12000Hz，設(shè)計(jì)一個(gè)FIR低通濾波器。3.設(shè)計(jì)原理及算法研究 3.1 設(shè)計(jì)原理 FIR數(shù)字濾波器是一種非遞歸系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：H(z)=Y(z)/X(z)=b(n)z-n 由此可得到系統(tǒng)的差分方程為：y(n)=h(i)x(n-i)，其沖擊響應(yīng)h(n)是有限長(zhǎng)序列，它其實(shí)就是濾波器系數(shù)向量b(n),N為FIR濾波器的階數(shù)。 為了使濾波器滿(mǎn)足線(xiàn)性相位條件，要求其單位脈沖響應(yīng)h(n)為實(shí)序列，且滿(mǎn)足偶對(duì)稱(chēng)或奇對(duì)稱(chēng)條件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=- h(N-1-n),這樣，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，偶對(duì)稱(chēng)線(xiàn)性相位FIR濾波器的差分方程表達(dá)式為：y(n)=h(i)x(n-i)+x(N-1-n

5、-i)應(yīng)用MATLAB設(shè)計(jì)FIR濾波器的主要任務(wù)就是根據(jù)給定的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)H（z）,使其逼近這一指標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算并確定濾波器的系數(shù)b(n),再將所設(shè)計(jì)濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)曲線(xiàn)作為輸出，與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比較，對(duì)設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)完成之后將得到FIR濾波器的單位沖擊響應(yīng)序列h(n)的各個(gè)參數(shù)值。 用fir1函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器：fir1函數(shù)用來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可實(shí)現(xiàn)加窗線(xiàn)性相位FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。具體語(yǔ)法如下： b=fir1(n，Wn) b=fir1(n，Wn，ftype)其中n為濾波器的階數(shù)；Wn為濾波器的截止頻率； ftype為用來(lái)決定濾波器的類(lèi)型

6、，當(dāng)ftype=high時(shí)，可設(shè)計(jì)高通濾波器；當(dāng)ftype=stop時(shí)，可設(shè)計(jì)帶阻濾波器。當(dāng)沒(méi)有ftype沒(méi)有的時(shí)候，可以設(shè)計(jì)低通濾波器，本次實(shí)驗(yàn)就是設(shè)計(jì)的低通濾波器。3.2 算法設(shè)計(jì) 1.設(shè)N=16,FIR濾波器算法設(shè)計(jì)如下： y(n)=h(0)x(16)+h(1)x(15)+,+h(15)x(1)+h(16)x(0) 2. AR4,FIR_DATA_P AR6,INBUF_P AR7,OUTBUF_P 程序分別用AR4指向FIR_DATA_PC，AR6指向INBUF_P,AR7指向OUTBUF_P4.相應(yīng)參數(shù)計(jì)算4.1低通濾波器的濾波系數(shù)的計(jì)算round(fir1(16,1500/1200

7、0)*32768) 4.2濾波器輸入信號(hào)參數(shù)5.編寫(xiě)程序 5.1部分源程序 5.2 0119.cmd程序 MEMORY PAGE 0: PROG:o= 100h, l= 2000h PAGE 1: DATA1:o= 2600h, l= 1000h DATA2:o= 2100h, l= 100h DATA3:o= 2200h,l= 100h DATA4:o= 2300h,l= 100h DATA5:o= 2400h,l= 100h DATA6:o= 2500h,l= 100h SECTIONS coff_fir : PROGPAGE 0 fir_prog : PROGPAGE 0 fir_var

8、s : DATA1PAGE 1 fir_coff : DATA2PAGE 1 fir_bfr : DATA3PAGE 1 5.3 濾波器系數(shù)測(cè)試程序和圖形 freqz(b,1,512)5.4 濾波器輸入信號(hào)生成程序和圖形6.調(diào)試過(guò)程6.1調(diào)試前的準(zhǔn)備 (1)啟動(dòng)SETUP并選擇芯片。 (2)在CCS的安裝目錄myproject子目錄下創(chuàng)建一個(gè)文件夾。 6.2 MATLAB的使用 (1)使用MATLAB工具編寫(xiě)濾波器系數(shù)測(cè)試程序，生成0119.inc文件并保存在0119文件夾中。(2)使用MATLAB工具編寫(xiě)輸入信號(hào)生成程序，并生成0119.dat文件保存在0119文件夾中。 6.3 編寫(xiě)及編譯

9、程序 (1)選中Project菜單中New命令新建一個(gè)工程并命名為0119。 (2)選中File菜單中New-Source File命令，并編寫(xiě)源程序，然后以.asm格式保存在0119文件夾里。 (3)再選中File菜單中New-Source File命令，并編寫(xiě)鏈接程序，然后以.asm格式保存在0119文件夾里。 (4)選中Project菜單中Add File To Project命令，將以上程序加載到工程目錄下 (5)編譯并鏈接程序，如果有錯(cuò)就修改，然后再編譯鏈接直到無(wú)誤為止。 6.4 觀(guān)察點(diǎn)設(shè)置 (1)選中Project菜單中New命令新建一個(gè)工程并命名為0119。 (2)設(shè)置斷點(diǎn)：在標(biāo)

10、號(hào)fir_loop下面的Nop語(yǔ)句設(shè)置軟件斷點(diǎn)（Toggle breakpoint）探針（ToggleProbe point）。 (3)選中File菜單中File I/O命令，將會(huì)看到File I/O對(duì)話(huà)框按照下圖操作然后選中Add Probe Point再按以前的試驗(yàn)方法操作。 (4)打開(kāi)觀(guān)察窗口,選擇菜單“View”、“Graph”、“Time/Frequency”按照下面所示操作：地址分別為：input和output;buffersize:1,display,data;size:200,DSP,Data;Type:16-bit signed integer;Sampling Rate:1Hz。 (5)運(yùn)行并觀(guān)察結(jié)果7.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 7.1 運(yùn)行結(jié)果 輸入時(shí)域 輸入頻域 輸出時(shí)域 輸出頻域 7.2 輸入信號(hào)頻譜圖8.設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這將近一周的數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)FIR濾波器的性質(zhì)又有了一個(gè)更加充分的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)它的應(yīng)用有了一個(gè)大體的認(rèn)識(shí)。這樣將會(huì)更加激勵(lì)我學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，不斷的將所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐。這讓我感受到只有在了解課本知識(shí)的前提下，才能更好的應(yīng)用這個(gè)工具。這次設(shè)計(jì)使我了解了MATLAB