基于DSP實(shí)現(xiàn)的FIR低通濾波器

1、DSPW程設(shè)計(jì)題目：基于DS限現(xiàn)的FIR低通濾波器院系：電氣信息學(xué)院專業(yè)：電子信息工程姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：時間：2015.7目錄一、設(shè)計(jì)目標(biāo),，3二、理論基礎(chǔ)及編譯環(huán)境介紹,31、CC漪介,，32、FIR濾波器簡介,3三、相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算、編寫源程序以及調(diào)試過程,41、用MATLA升算濾波系數(shù),42、用MATLA編寫濾波器輸入信號,53、用CCS的Simulator進(jìn)行濾波特性的測試,64、將文件添加到工程中,6四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析,10一、設(shè)計(jì)目標(biāo)；設(shè)計(jì)一個FIR低通濾波器，其通帶頻率為5000Hz,采樣頻率為20000Hz;輸入信號頻率分別為2000Hz和8000Hz,通帶波紋小于1db,阻

2、帶衰減大于40db。FIR濾波器的設(shè)計(jì)可用MATLA畫函數(shù)法進(jìn)行。二、理論基礎(chǔ)及編譯環(huán)境介紹：1、CCS時TI公司推出針對TMS32Q8歹DSP勺集成開發(fā)環(huán)境，在CCSF,開發(fā)者可對軟件進(jìn)行編輯、編譯、調(diào)試、代碼性能測試(profile)和項(xiàng)目管理等所有工作，并能將程序下載到目標(biāo)DSF±進(jìn)行調(diào)試。在一個開放式的插件(plug-in)結(jié)構(gòu)下，CCSft部集成了一下軟件工具：(1) C5000代碼產(chǎn)生工具(包括C5000的編碼器、匯編器、匯編優(yōu)先器和連接器)；(2)軟件模擬器(simulator);(3)實(shí)時軟件基礎(chǔ)DSP/BIOS(4)主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的實(shí)時數(shù)據(jù)減緩軟件RTDX(5)實(shí)

3、時分析(real-timeanalysis)和數(shù)據(jù)可現(xiàn)化(datavisualizationcapabilities)軟件;CC2僅具有一系列的調(diào)試、分析能力，還提供了實(shí)時分析和數(shù)據(jù)可視化功能，大大降低了DSP(統(tǒng)的開發(fā)難度，使開發(fā)者將精力集中在應(yīng)用開發(fā)上。FIR濾波器：2、FIR(FiniteImpulseResponse)濾波器：有限長單位沖激響應(yīng)濾波器，又稱為非遞歸型濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴(yán)格的線性相頻特性，同時其單位抽樣響應(yīng)是有限長的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此，F(xiàn)IR濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。FIR

4、濾波器有以下特點(diǎn)：(1)系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)在有限個n值處不為零系統(tǒng)函數(shù)H(z)在|z|>0處收斂，極點(diǎn)全部在z=0處(因果系統(tǒng))(3)結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結(jié)構(gòu)中(例如頻率抽樣結(jié)構(gòu))也包含有反饋的遞歸部分。設(shè)FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)h(n)為一個N點(diǎn)序列，0&n<N1,則濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為H(z)=Eh(n)*zA-n就是說，它有(N1)階極點(diǎn)在z=0處，有(N1)個零點(diǎn)位于有限z平面的任何位置。三、相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算、編寫源程序以及調(diào)試過程1、用MATLA時算濾波系數(shù)用來設(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)加窗線性相位FI

5、R數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。語法:b=fir1(n,Wn)b=fir1(n,Wn,'ftype')b=fir1(n,Wn,widow)b=fir1(n,Wn,'ftype',Window)產(chǎn)生低通FIR濾波器系數(shù)其代碼如下：w1=5000/20000*2;b=fir1(32,w,lowpass,);fp=fopen('0125.inc','wt');fprintf(fp,'.word%20.0fn',b*32768);fclose(fp);其運(yùn)行后生成inc文件，圖像結(jié)果如圖一所示：(圖一)低通濾波特性曲線2、用MATLA

6、B寫濾波器輸入信號：其代碼如下：i=0:1:255;y=round(sin(2*pi*i*2000/20000)+sin(2*pi*i*8000/20000)*32768/2)；fid=fopen('0125.dat','wt');fprintf(fid,'16512010n');fprintf(fid,'%dn',y);fclose(fid)freqz(y,1,512)其結(jié)果生產(chǎn)dat文件，圖像如圖二所示：JFigure1-leixiFileElitViInsertToolsDesktopWindo*Xtlp40dooO2O_0

7、141.mp)wpzuffw6000.10.20.3040.60E07O.S091a0"要13口口NomnalizedFrequency(xnrad/sample)0.10.20.30.40.5OE0,7D.B0.91NomnalizedFrequency(xitrad/sample)(圖二)輸入信號時域波形圖3、用CCS勺Simulator進(jìn)行濾波特性的測試：3.1、 設(shè)置CodeComposerStudio2.0在軟件仿真(Simulator)方式下進(jìn)行,選擇TMS320C540芯片，然后啟動CCS3.2、 創(chuàng)建新工程文件：(1)在CCST*的安裝目錄myproject子目錄下創(chuàng)

8、建一個0125文件夾。(2)在Project菜單中選擇New項(xiàng)，在Project中輸入0125,選擇目標(biāo)類型為TMS320C5400CCS等創(chuàng)建一個名為0125.pjt的工程。3.3、 編輯程序：編寫程序，完成后保存時文件類型選擇.asm,執(zhí)行File/New/SourceFile建立新的程序文件，編輯程序?yàn)?125.asm和0125.cmd。AddFiles4、將文件添加到工程中：4.1選擇菜單“Project”的“AddFilestoProject,”項(xiàng)，在“toproject對話框中，一次添加0125.cmd文件、0125.asm文件等其結(jié)果如圖三所示：I同G三|嚶圜盤通針,息而（3國圖

9、國國回£1里Files0,|£jGELfilesF_|FrojectsO125.pjt圖0125.end._DSP/BIOSCg£nGenaratedFileIncludeLibrariesSm因:IIIB（圖三）工程文件添加程序文件圖4.2打開程序文件0125.asm如下，然后編譯，編譯成功后,如圖四所示：設(shè)置斷點(diǎn)和探0125.ash;HIGHPASS.setBANDPASS.set:L0WAS5.,globalstart.mntre3sCOFF.FIRESTART:,copy"0125.K_FIR_BFFR-d_data_buf£er.FI

10、R_DP.Filin.r-1foutput.useutinput.useetd_filout.usctstacksize.yettack.usset"Eirvars"ifyouwantlouse,pleaspssetthevalueto1"coff.fir"32"fir_b£r",6-1"fir_vars"r1"fir-vars",1"Eir_v(irslh,1"fir_vars',100h-stackcize,asgAR4,F1ILDATAP.asAR6,

11、：INEUF_P,as3AR7r0LTTBUF_P，日色gAR3,OUTBUF.isgAR2,INBUF,5ect"fir_proj"nopstart:Stm#stack4-stacksize,SPLD#FIFLDP,DPSIM#d_data.bufferFlR_DATAPHII（圖四）程序圖4.3 設(shè)置工程文件（編譯后出現(xiàn)警告錯誤）：選擇菜單“Project”的“BuildOptions,”項(xiàng)，選擇連接設(shè)置，單擊“Linker'屬性頁，“AutoinitModel”項(xiàng)設(shè)置成“NoAutoinitialization"，“CodeEntryPoint”項(xiàng)中

12、輸入“start”，退出設(shè)置窗口，單擊確定，然后重新編譯、匯編和鏈接。如圖五所示：(圖五)工程文件設(shè)置窗口4.4 數(shù)據(jù)的圖形顯示:(1)選擇菜單命令View/Graph/Time/Frequency,彈出GraphProperty對話框。(2)在GraphProperty對話框中更改圖形的標(biāo)題、起始地址、緩沖區(qū)大小、顯示數(shù)據(jù)大小、DSPt據(jù)類型、自動標(biāo)尺屬性及最大Y值。(3)單擊OK出現(xiàn)Input窗口。(4)在圖形窗口中右擊，從彈出的菜單中選擇ClearDisplay,消除已有顯示波形。(5)自此執(zhí)行菜單命令View/Graph/Time/Frequency(6)這次將GraphTitle改為

13、output,開始欄改為out_buffer,其他不變。(7)單擊OK按鈕，出現(xiàn)一個顯示output的波形的圖形窗口，同樣單擊右鍵，從彈出的菜單中選擇ClearDisplay,消除已有顯示的波形。(8)最后出現(xiàn)四個窗口，在Debug工具欄中單擊run,可看到，兩個不同頻率的波經(jīng)過模擬fir低通濾波器濾波，如圖六所示：Fl1«e網(wǎng)口虎LfiltiRLJFrjicts&信口I25.pjlH1sss,ml_JD5F/BI05C«nfi1flGifiilitid?L145自LJIftcMM國DLHhurILibruiasSQjSqwct0LZ5-1/E-2.0fr»

14、;9,dDURi甲七口詢口ft).D0635.-126Z2S而inJOJxJ1Oe+H.filetiH-B.le+10-I"2te+1O-DCUTS0P3通知mxffTsrKjLi3融si自£B1兇（圖六）低通濾波器信號輸入及輸出結(jié)果四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析:MATLAB!助DSP實(shí)現(xiàn)FIR，其總體過程為在DSM編寫處理程序，在MATLA呻利用濾波器設(shè)計(jì)、分析工具（FDATOOL）,根據(jù)指定的濾波器性能快速設(shè)計(jì)一個FIR,再把濾波器系數(shù)以頭文件形式導(dǎo)入CCS中，頭文件中MATLAB輔助DSP實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器含濾波器階數(shù)和系數(shù)數(shù)組，在MATLAB中調(diào)試、運(yùn)行DSP程序并顯示、分析處理后的數(shù)據(jù)。在這過程中，還是遇到了一部分的