基于ccs環(huán)境的FIR數(shù)字濾波器仿真

1、分類(lèi)號(hào)編號(hào)華北水利水電學(xué)院NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower課程設(shè)計(jì)題目基于ccs環(huán)境的FIR濾波器仿真學(xué)院專(zhuān)業(yè)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師信息工程通信工程2010年12月30日 基于CCS環(huán)境的FIR濾波器仿真摘要本文介紹了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器的方法，運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了帶通濾波器的設(shè)計(jì)以及用CCS軟件進(jìn)行濾波效果的觀察。讀取語(yǔ)音文件，并加入一定的隨機(jī)噪聲，最后使用窗函數(shù)濾波法進(jìn)行語(yǔ)音濾波，將加噪后的語(yǔ)音文件轉(zhuǎn)換為.dat文件使其能和ccs軟件鏈接，輸出個(gè)階段的時(shí)域和頻域波形。一、設(shè)計(jì)目的

2、利用匯編語(yǔ)言在CCS環(huán)境中設(shè)計(jì)一個(gè)80級(jí)的FIR帶通濾波器，通帶頻率為1.375KHZ至3.625KHZ；阻帶邊界頻率為1KHz和4KHz；采樣頻率為10KHz，并利用設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)常用信號(hào)進(jìn)行濾波處理。二、設(shè)計(jì)思想1、FIR(FiniteImpulseResponse)濾波器原理：有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件?？梢栽诒ＷC任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)格的線(xiàn)性相頻特性，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。FIR濾波器在通信、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。FIR濾波器無(wú)反饋回路，是一種條件穩(wěn)定系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成具有線(xiàn)性相位特性。設(shè)FIR濾波器

3、的系數(shù)為h(0),h(1),，h(N-1),X(n)表示濾波器在n時(shí)刻的輸入，則n時(shí)刻的輸出為：y(n)二1h(i)x(n-i)二i=0h(0)x(n)+h(1)x(n1)+.h(N1)xn-(N1)FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1所示:2、使用Matlab中的Fdatool設(shè)計(jì)濾波器在Matlab的Start采單中選擇Toolboxes-FilterDesign-FilterDesign&AnalysisTools(fdatool),或者在命令行中輸入fdatool來(lái)啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器。調(diào)整各參數(shù)后得到設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器如下：EilsEditJiTiGlyEiElatgflis心旳tislpDQ

4、日尋時(shí)c|爐用Q兀I亡|也UEISl-lOE01CurrertHHerInFogaticinMagnriudeRssponse(cl；i50SiruzturecDrecl-ForinFIROder:80Geclions:1Slakile:VesSDurce:DeseedResponseTvkcL口JHighpBEEDlflerenllatcrDeslirilEflhodBJtterwarthEqurtpplefrQzDpn-EnnnIDsoIIIvwtvwI川十IIIIII-1S000.5115rilierOrderOptionsDEnatyFactor:20IIhIipiii!川IIlliI

5、lliIlliZZ55Frequency(kHz-FrequencyStiealicatiansUnits:lllz1J|D呂w：inFitrlMagntudeitiecdicirtiansEnteraweightrabje1creachbare!below.三、總體設(shè)計(jì)1、從Matlab中導(dǎo)出FIR濾波器系數(shù)。在Fdatool中，選擇Targets-CodeComposerStudio(tm)IDE。在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中選擇輸出文件類(lèi)型為Cheaderfile,輸出系數(shù)類(lèi)型為signed16-bitinteger，如下圖所示：c.點(diǎn)擊OK按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設(shè)計(jì)出的FIR濾波器的系數(shù)表

6、，文件為fdacoefs.h，得到濾波器的參數(shù)如下：constintBL=81;constintl6_TB81=-16,0,-7,0,139,0,-223,0,17,0,233,0,-14,0,-356,0,35,0,532,0,-59,0,-790,0,85,0,1184,0,-110,0,-1857,0,130,0,3334,0,-143,0,-10382,0,16531,0,-10382,0,-143,0,3334,0,130,0,-1857,0,-110,0,1184,0,85,0,-790,0,-59,0,532,0,35,0,-356,0,-14,0,233,0,17,0,-223

7、,0,139,0,-7,0,-16；2、待測(cè)信號(hào)設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)采樣頻率Fs為10KHz,輸入信號(hào)頻率為0.5KHz、3KHz和8KHz的合成信號(hào)，通過(guò)設(shè)計(jì)的帶通濾波器將0.5KHz和8KHz信號(hào)濾除，剩余其余信號(hào)。為了方便的導(dǎo)入ccs環(huán)境，特用Matlab生成隨機(jī)信號(hào)，并導(dǎo)出明為input的dat文件。隨機(jī)信號(hào)生成代碼：fll=500;%/Hzfl2=3000;%/Hzf13=8000;%/Hzfs=10000;%/采樣HzN=1000%數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)T=1/fs;%采樣周期n=0:N;x11=sin(2*pi*f11*n*T);x12=0.7*sin(2*pi*f12*n*T);x13=0.5

8、*sin(2*pi*f13*n*T);x_base=(x11+x12+x13);%待濾波信號(hào)波形figure(1)plot(x_base)%待濾波信號(hào)頻譜figure(2)yff=abs(fft(x_base)df=n*(fs/N)plot(df,yff)xout=x_base/max(x_base);%歸一化xto_ccs=round(32767*xout)fid=fopen(input.dat,w);%打開(kāi)文件fprintf(fid,16511000n);%輸出文件頭fprintf(fid,%dn,xto_ccs);%輸出fclose(fid);3、CCS環(huán)境程序設(shè)計(jì)A、在CCS上建立FI

9、R工程并將濾波器仿真程序FIR.c、Matlab導(dǎo)出的頭文件fdacoefs.h和鏈接文件FIR.cmd添加到工程中，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試、鏈接；調(diào)試無(wú)誤后生成FIR.out程序。FIR.c程序如下：#includestdio.h#includefdacoefs.h/fdacoefs.h為Matlab生成的系數(shù)表頭文件#defineN81/FIR濾波器的級(jí)數(shù)+1，本例中濾波器級(jí)數(shù)為80#defineLEN200待濾波的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度longyn;intinputLEN;輸入緩沖，在仿真時(shí)將從內(nèi)存載入intoutputLEN;輸出緩沖，直接存放在內(nèi)存中voidmain()inti,j;int*x;for(j

10、=O;jvLEN-l;j+)x=&inputj;yn=0;for(i=0;iVECTPAGE0.sysregs:BIOSREGSPAGE1.trcinit:EPROGPAGE0.gblinit:EPROGPAGE0frt:EPROGPAGE0.text:EPROGPAGE0.cinit:EPROGPAGE0.pinit:EPROGPAGE0.sysinit:EPROGPAGE0.bss:IDATAPAGE1.far:IDATAPAGE1.const:IDATAPAGE1.switch:IDATAPAGE1.sysmem:IDATAPAGE1.cio:IDATAPAGE1.MEM$obj:IDA

11、TAPAGE1.sysheap:IDATAPAGE1.stack:IDATAPAGE1B、裝載FIR.out文件，把濾波器程序載入內(nèi)存；裝載之前生成的input.dat文件，將Address設(shè)置為input，Length設(shè)置為200,Page設(shè)置為Data。Fage：丁KCancelHelpC、運(yùn)行程序，點(diǎn)擊RUN按鈕，程序即開(kāi)始運(yùn)行。D、查看濾波器濾波效果。打開(kāi)View-Graph-Time/Frequency，修改參數(shù)設(shè)置如下:點(diǎn)擊OK,得到輸入信號(hào)的時(shí)域波形:E、重復(fù)前三個(gè)步驟，只改變圖形選項(xiàng)中的DisplayType、GraphTitle、StartAddress，使之最后出現(xiàn)如下的圖

12、形:左上角：輸入數(shù)據(jù)時(shí)域圖(StartAddress:input)右上角：輸入數(shù)據(jù)頻譜(DisplayType:FFTMagnitude)左下角：輸出數(shù)據(jù)時(shí)域圖(StartAddress:output)右下角：輸出數(shù)據(jù)頻譜(DisplayType:FFTMagnitude)四、總結(jié)實(shí)踐證明，該濾波器準(zhǔn)確度搞、穩(wěn)定性好，易于移植使用，具有較強(qiáng)的實(shí)用性與靈活性。Matlab可方便地設(shè)計(jì)出FIR數(shù)字濾波器，并且修改系數(shù)方便。DSP的可移植性好，所以能從不同方法得來(lái)濾波器系數(shù)，從而達(dá)到不同的濾波效果。綜合實(shí)驗(yàn)的各個(gè)方面以及實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，讓我對(duì)DSP環(huán)境下濾波器設(shè)計(jì)這一課程設(shè)計(jì)有了全新而系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)：對(duì)濾波器設(shè)計(jì)首先應(yīng)該明確設(shè)計(jì)任務(wù)(目的)，要了解自己究竟要設(shè)計(jì)什么，怎樣設(shè)計(jì)，以及怎樣解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，必須有一個(gè)明確的設(shè)計(jì)思路；其次，要掌握足夠的理論知識(shí)，以踏實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待