DSP綜合課程設(shè)計基于TMS320C5402的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計

1、dsp綜合課程設(shè)計 題目：基于tms320c5402的fir數(shù)字濾波器的設(shè)計姓名： 目錄摘要- 3 -1.數(shù)字濾波器設(shè)計原理- 4 -1.1 數(shù)字濾波器的定義和分類- 4 -1.2 數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)- 5 -1.3 fir濾波器的基本原理- 6 -1.3.1 fir數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)- 6 -1.3.2 fir濾波器的優(yōu)點(diǎn)- 8 -1.4 fir和iir濾波器的比較- 9 -2.tms320c54的硬件結(jié)構(gòu)與主要特性- 10 -3數(shù)字濾波器的matlab輔助設(shè)計- 12 -3.1 matlab簡介- 12 -3.2 fir數(shù)字濾波器的matlab設(shè)計原理方法- 12 -3.2.1fir濾波

2、器的設(shè)計原理- 12 -3.2.3等效最佳一致逼近法- 17 -3.3 基于fdatool的濾波器設(shè)計- 22 -3.3.1 fdatool界面介紹- 22 -4 數(shù)字濾波器的ccs實(shí)現(xiàn)- 24 -4.1 簡述ccs環(huán)境- 24 -4.2 ccs特點(diǎn)- 25 -4.3 ccs的配置- 25 -4.4 ccs環(huán)境中工程文件的使用- 26 -4.4.1 建立工程文件- 26 -4.4.2 創(chuàng)立新文件- 27 -4.4.3 向工程中添加文件- 27 -4.5 編譯鏈接裝載- 28 -4.6利用 matlab 產(chǎn)生噪聲信號用于濾波器測試- 29 -4.7 將濾波器設(shè)計文件載入到內(nèi)存中- 31 -4.8

3、 查看濾波器濾波效果- 31 -4.9 觀察結(jié)果- 33 -5 總結(jié)- 34 -6 附錄 程序清單- 35 -摘要: 濾波器的設(shè)計是數(shù)字信號處理中最基礎(chǔ)的部分，也是比較重要的部分。這次有限長單位脈沖響應(yīng)(fir)濾波器的設(shè)計考慮了如下三種方案：分別采用通用單片機(jī)、dsp 芯片、fpga，考慮各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及這次設(shè)計的目的和用途，在本次設(shè)計中采納第二中方案。首先采用matlab對濾波器進(jìn)行仿真，使用的是它自帶的函數(shù)庫，仿真成功后得到濾波器的濾波系數(shù)，然后再基于tms320vc5402 dsp 芯片采用c語言實(shí)現(xiàn)fir數(shù)字濾波器。其中用到了ccs作為dsp開發(fā)環(huán)境。fir濾波器主要采用非遞歸結(jié)

4、構(gòu)，因此在有限精度運(yùn)算中不存在穩(wěn)定性問題，誤差較小。而且它能適應(yīng)某些特殊的場合，如構(gòu)成微分器或微分器，因而有更大的適應(yīng)性。關(guān)鍵字: 濾波器、fir、matlab、tms320c54x、dsp、ccs 1.數(shù)字濾波器設(shè)計原理1.1 數(shù)字濾波器的定義和分類數(shù)字濾波器是指完成信號濾波處理功能的，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時間線性非時變系統(tǒng)，其輸入是一組數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。因此，數(shù)字濾波器本身既可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺完成給定運(yùn)算的專用的數(shù)字計算機(jī)，也可以將所需要的運(yùn)算編成程序，讓通用計算機(jī)來執(zhí)行。從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，可以分為兩大類:有限沖擊響應(yīng)(fir)數(shù)字濾波器和

5、無限沖擊響應(yīng)(iir)數(shù)字濾波器。濾波器按功能上分可以分為低通濾波器(lpf)、高通濾波器(hpf)、帶通濾波器(bpf)、帶阻濾波器(bsf)。按選擇物理量分類，濾波器可分為頻率選擇、幅度選擇、時間選擇（例如pcm制中的話路信號）和信息選擇（例如匹配濾波器）等四類濾波器按處理信號類型分類，可分為模擬濾波器和離散濾波器兩大類。其中模擬濾波器又可分為有源、無源、異類三個分類；離散濾波器又可分為數(shù)字、取樣模擬、混合三個分類。當(dāng)然，每個分類又可繼續(xù)分下去，總之，它們的分類可以形成一個樹形結(jié)構(gòu)，如圖數(shù)字混合取樣模擬無源異類有源濾波器離散模擬傳輸波各類諧振波表面波復(fù)數(shù)多維自適應(yīng)fir iir窄帶機(jī)械陶瓷

6、晶體rcrclc圖 1-1 濾波器的分類1.2 數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn) 相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒有漂移，能夠處理低頻信號，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用將會越來越廣泛。同時dsp處理器(digital signal processor)的出現(xiàn)和fpga(fieldprogrammable gate array)的迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。數(shù)字濾波器具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):精度高:模擬電路中元件精度很難達(dá)到10-3，以上，而數(shù)字系統(tǒng)17位字長就可以達(dá)到10-5精度。因此在一些精度要

7、求很高的濾波系統(tǒng)中，就必須采用數(shù)字濾波器來實(shí)現(xiàn)。靈活性大:數(shù)字濾波器的性能主要取決于乘法器的各系數(shù)，而這些系數(shù)是存放在系數(shù)存儲器中的，只要改變存儲器中存放的系數(shù)，就可以得到不同的系統(tǒng)，這些都比改變模擬濾波器系統(tǒng)的特性要容易和方便的多，因而具有很大的靈活性?？煽啃愿?因?yàn)閿?shù)字系統(tǒng)只有兩個電平信號:1”和“0，受噪聲及環(huán)境條件的影響小，而模擬濾波器各個參數(shù)都有一定的溫度系數(shù)，易受溫度、振動、電磁感應(yīng)等影響。并且數(shù)字濾波器多采用大規(guī)模集成電路，如用cpld或fpga來實(shí)現(xiàn)，也可以用專用的dsp處理器來實(shí)現(xiàn)，這些大規(guī)模集成電路的故障率遠(yuǎn)比眾多分立元件構(gòu)成的模擬系統(tǒng)的故障率低。易于大規(guī)模集成:因?yàn)閿?shù)字部

8、件具有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成，大規(guī)模生產(chǎn)，且數(shù)字濾波電路主要工作在截止或飽和狀態(tài)，對電路參數(shù)要求不嚴(yán)格。因此產(chǎn)品的成品率高，價格也日趨降低。相對于模擬濾波器，數(shù)字濾波器在體積、重量和性能方面的優(yōu)勢己越來越明顯。比如在用一些用模擬網(wǎng)絡(luò)做的低頻濾波器中，網(wǎng)絡(luò)的電感和電容的數(shù)值會大到驚人的程度，甚至不能很好地實(shí)現(xiàn)，這時候若采用數(shù)字濾波器則方便的多。并行處理：數(shù)字濾波器的另外一個最大優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)并行處理，比如數(shù)字濾波器可采用dsp處理器來實(shí)現(xiàn)并行處理。ti公司的tms320c5000系列的dsp芯片采用8條指令并行處理的結(jié)構(gòu)，時鐘頻率為100mhz的dsp芯片，可高達(dá)100mips(即每秒執(zhí)

9、行百萬條指令)。1.3 fir濾波器的基本原理1.3.1 fir數(shù)字濾波器的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) 在數(shù)字信號處理應(yīng)用中往往需要設(shè)計線性相位的濾波器，fir濾波器在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時，很容易做到嚴(yán)格的線性相位特性。fir濾波器不斷地對輸入樣本x(n)延時后，再作乘法累加算法，將濾波結(jié)果y(n)輸出，因此，fir實(shí)際上是一種乘法累加運(yùn)算。 在數(shù)字濾波器中，fir濾波器的最主要的特點(diǎn)是沒有反饋回路，故不存在不穩(wěn)定的問題，同時，可以在幅度特性是隨意設(shè)置的同時，保證精確的線性相位。穩(wěn)定和線性相位特性是fir濾波器的突出優(yōu)點(diǎn)。另外，它還有以下特點(diǎn)：設(shè)計方式是線性的;硬件容易實(shí)現(xiàn);濾波器過渡過程具有有限區(qū)

10、間;相對iir濾波器而言，階次較高，其延遲也要比同樣性能的iir濾波器大得多。3fir數(shù)字濾波器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:通過反z變換,數(shù)字濾波器的差分方程為:由此得到系統(tǒng)的差分方程: 由上式可以得出如下圖所示的直接型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)又可以稱為卷積型結(jié)構(gòu)。將轉(zhuǎn)置理論應(yīng)用于圖1.1可以得到轉(zhuǎn)置直接型結(jié)構(gòu)。將式中的系統(tǒng)函數(shù)h(z)分解成若干一階和二階多項(xiàng)式的連乘積:(1.4) (1.4)則可構(gòu)成如圖所示的級聯(lián)型結(jié)構(gòu)。其中 為一階節(jié) ;為二階節(jié)。每個一階節(jié)、二階節(jié)可用圖1.2所示的直接型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)m1 = m2時，即得到圖1.3所示的具體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的每一節(jié)都便于控制零點(diǎn)，在需要控制傳輸零點(diǎn)時可以采用。但

11、是它所需要的系數(shù)a比直接型的h(n)多，所需要的乘法運(yùn)算也比直接型多。在對濾波器計算時間沒有特殊要求的時候可以采用這種形式。若需要嚴(yán)格考慮濾波器的計算時間則需要折衷它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)來設(shè)計。這在算法設(shè)計時候要使用軟件編輯環(huán)境來計算運(yùn)行的時間問題。通常fir的計算時間都較長。很多時候我們需要犧牲時間來獲得想要得到的濾波器功能。圖1.1 fir濾波器直接型機(jī)構(gòu)圖圖1.2 級聯(lián)型結(jié)構(gòu)圖圖1.3 級聯(lián)型具體結(jié)構(gòu)fir濾波器實(shí)質(zhì)上就是一個分節(jié)的延遲線，把每一節(jié)的輸出用濾波器系數(shù)進(jìn)行加權(quán)累加，便得到濾波器的輸出結(jié)果，它總是穩(wěn)定并且可實(shí)現(xiàn)的。在一些工程實(shí)際應(yīng)用（如：圖像處理、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)）中，往往對相位要求較

12、高。fir濾波器可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的線性相位，從而得到了廣泛應(yīng)用。它的差分方程數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 式中，n是fir濾波器的抽頭數(shù)，x(n)表示在n 時刻輸入的信號樣值，h(n)表示濾波器的第n級抽頭系數(shù)。橫截型fir濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所示：1.3.2 fir濾波器的優(yōu)點(diǎn)可以在幅度特性隨意設(shè)計的同時，保證精確、嚴(yán)格的線性相位；由于fir濾波器的單位脈沖h(n)是有限長序列，因此fir濾波器沒有不穩(wěn)定的問題；由于fir濾波器一般為非遞歸結(jié)構(gòu)，因此，在有限運(yùn)算下不會出現(xiàn)遞歸型結(jié)構(gòu)中的極限振蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象誤差較小；fir濾波器可以采用fft算法實(shí)現(xiàn)，從而提高了運(yùn)算效率。總結(jié)fir數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)：l 很容易獲得

13、嚴(yán)格的線性相位，避免被處理的信號產(chǎn)生相位失真，這一特點(diǎn)在寬頻帶信號處理、陣列信號處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)中非常重要；l 可得到多帶幅頻特性；l 極點(diǎn)全部在原點(diǎn)（永遠(yuǎn)穩(wěn)定），無穩(wěn)定性問題；l 任何一個非因果的有限長序列，總可以通過一定的延時，轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚬蛄校?所以因果性總是滿足；l 無反饋運(yùn)算，運(yùn)算誤差小。fir數(shù)字濾波器的缺點(diǎn)：l 因?yàn)闊o極點(diǎn)，要獲得好的過渡帶特性，需以較高的階數(shù)為代價；l 無法利用模擬濾波器的設(shè)計結(jié)果，一般無解析設(shè)計公式，要借助計算機(jī)輔助設(shè)計程序完成。1.4 fir和iir濾波器的比較在很多實(shí)際應(yīng)用中如語音和音頻信號處理中，數(shù)字濾波器來實(shí)現(xiàn)選頻功能。因此，指標(biāo)的形式應(yīng)為頻域中的幅

14、度和相位響應(yīng)。在通帶中，通常希望具有線性相位響應(yīng)。在fir濾波器中可以得到精確的線性相位。在iir濾波器中通帶的相位是不可能得到的,因此主要考慮幅度指標(biāo)。iir數(shù)字濾波器的設(shè)計和模擬濾波器的設(shè)計有著緊密的聯(lián)系，通常要設(shè)計出適當(dāng)?shù)啬M濾波器，再通過一定的頻帶變換把它轉(zhuǎn)換成為所需要的數(shù)字iir濾波器。此外，任何數(shù)字信號處理系統(tǒng)中也還不可避免地用到模擬濾波器，比如a/d變換器前的抗混疊濾波器及d/a轉(zhuǎn)換后的平緩濾波器，因此模擬濾波器設(shè)計也是數(shù)字信號處理中應(yīng)當(dāng)掌握的技術(shù)。從性能上來說，iir數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)包括零點(diǎn)和極點(diǎn)兩組可調(diào)因素，對極點(diǎn)的唯一限制是在單位圓內(nèi)。因此可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性，所

15、用的存儲單元少、計算量小、效率高。但是這個高效率是以相位的非線性為代價的。選擇性越好，則相位非線性越嚴(yán)重。fir濾波器傳遞函數(shù)的極點(diǎn)是固定在原點(diǎn)，是不能動的，它只能靠改變零點(diǎn)位置來改變它的性能，所以要達(dá)到高的選擇性，必須用高的階數(shù)，對于同樣的濾波器設(shè)計指標(biāo)，fir濾波器所要求的階數(shù)可能比iir濾波器高5-10倍，結(jié)果成本高信號延時也較大，如果按線性相位要求來說，則iir濾波器就必須加全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位校正，同樣大大增加了濾波器的階數(shù)和復(fù)雜性。而fir濾波器卻可以得到嚴(yán)格的線性相位。從結(jié)構(gòu)上看，iir濾波器必須采用遞歸結(jié)構(gòu)來配置極點(diǎn)，并保證極點(diǎn)位置在單位圓內(nèi)。由于有限字長效應(yīng)，運(yùn)算過程中將對系數(shù)進(jìn)

16、行舍入處理，引起極點(diǎn)的偏移，這種情況有時會造成穩(wěn)定性問題，甚至造成寄生振蕩。相反，fir濾波器只要采用非遞歸結(jié)構(gòu)，不論在理論上還是實(shí)際的有限精度運(yùn)算中都不存在穩(wěn)定性問題，因此造成的頻率特性誤差也較小。此外fir濾波器可以采用快速傅立葉變換算法，在相同的階數(shù)條件下運(yùn)算速度可以快的多。2.tms320c54的硬件結(jié)構(gòu)與主要特性tms320vc5402是ti公司于1999年10月推出的性價比極高的定點(diǎn)數(shù)字信號處理器（dsp）。運(yùn)算速度高達(dá)100mips。圖1是它的內(nèi)部硬件組成框圖，包括：cpu，總線，存儲器，在片外設(shè)電路等。主要特點(diǎn)如下：n cpu：l 先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)(1 條程序總線，3 條數(shù)據(jù)總

17、線和4 條地址總線)l 40 位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(alu)，包括1 個40 位桶型移位寄存器和2 個獨(dú)立的40 位累加器l 17 位17 位并行乘法器，與40 位專用加法器相連，用于非流水線式單周期乘法/累加(mac)運(yùn)算l 比較，選擇，存儲單元(cssu),用于加法/比較選擇l 指數(shù)編碼器,可以在單周期內(nèi)計算40 位累加器中數(shù)值得到指數(shù)l 雙地址生成器，包括8 個輔助寄存器和2 個輔助寄存器算術(shù)運(yùn)算單元(arau)存儲器l 192k 字可尋址存儲空間（64k 字程序存儲器，64k 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲器以及64k字i/o 空間）l 片內(nèi)rom，可配置位程序/數(shù)據(jù)存儲器l 片內(nèi)雙尋址ram（daram）

18、c5402 中的daram 分為若干塊。由于在每個機(jī)器周期內(nèi),允許對同一daram 塊尋址2 次，因此cpu 可以在一個機(jī)器周期內(nèi)對同一daram 讀出1 次。一般情況下，daram 總是映象到數(shù)據(jù)存儲空間，主要用于存放數(shù)據(jù)。但是，它也可以映象到程序存儲空間，用來存放程序代碼。n 指令系統(tǒng)：l 單指令重復(fù)和塊指令重復(fù)操作l 塊存儲器傳送操作l 32 位長操作數(shù)指令l 同時讀入2 或3 個操作數(shù)的指令l 能并行存儲和并行加載的算術(shù)指令l 條件存儲指令l 從中斷快速返回n 在片外圍電路：l 軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器l 可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路l 帶有內(nèi)部震蕩器或者用外部時鐘源的片內(nèi)鎖相環(huán)(pll)時

19、鐘發(fā)生器l 時分多路l 緩沖串行口(bsp)l 16 位可編程定時器l 8 位并行主機(jī)接口(hpi)l 外部總線關(guān)斷控制，以斷開外部的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號l 數(shù)據(jù)總線具有總線保持器特性n 電源：l 可用idle1,idle2,idle3 指令控制功耗，使其工作在省電方式下l clkout 輸出信號可以關(guān)斷n 在片仿真接口：l 具有符合ieee 1149.1 標(biāo)準(zhǔn)的在片仿真接口。3數(shù)字濾波器的matlab輔助設(shè)計3.1 matlab簡介matlab是矩陣實(shí)驗(yàn)室(matrix laboratory)之意。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)

20、時控制等功能。matlab的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)，工程中常用的形式十分相似，故用matlab來解算問題要比用c,fortran等語言完相同的事情簡捷得多，當(dāng)前流行的matlab 5.3/simulink 3.0包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包(toolbox)。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包用來擴(kuò)充matlab的符號計算，可視化建模仿真，文字處理及實(shí)時控制等功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包，控制工具包，信號處理工具包，通信工具包等都屬于此類。matlab具有許多的優(yōu)點(diǎn)比如：語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富;matlab既具有

21、結(jié)構(gòu)化的控制語句(如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句)，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦?程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行，等等優(yōu)點(diǎn)。因此在各個學(xué)科和領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。3.2 fir數(shù)字濾波器的matlab設(shè)計原理方法3.2.1fir濾波器的設(shè)計原理濾波器就是在時間域或頻域內(nèi)，對已知激勵，產(chǎn)生規(guī)定響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，使其能夠從信號中提取并放大有用的信號，抑制并衰減不需要的信號。數(shù)字濾波器的設(shè)計，實(shí)質(zhì)上就是對提出的設(shè)計要求給出相應(yīng)的性能指標(biāo)，再通過計算，使物理可實(shí)現(xiàn)的實(shí)際濾波器頻率響應(yīng)特性，逼近給出的頻率響應(yīng)特性。設(shè)計完成后，可根據(jù)計算結(jié)果在fpg

22、a或dsp上實(shí)現(xiàn)。fir 數(shù)字濾波器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: （3-9）由此得到系統(tǒng)的差分方程:y ( n) = b(0) x (n) + b(1) x (n-1) + +b( n-1) x n-( n -1) （3-10）若fir數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)序列為h(n)，它就是濾波器系數(shù)向量b(n)。應(yīng)用matlab設(shè)計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)計一個h(z)，使其逼近這一指標(biāo),進(jìn)而計算并確定濾波器的系數(shù)b( n)，再將所設(shè)計濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)曲線作為輸出，與設(shè)計要求進(jìn)行比較,對設(shè)計的濾波器進(jìn)行優(yōu)化。3.2.2窗函數(shù)法窗函數(shù)設(shè)計的基本思想是要選取某一種合適的理想頻率選擇

23、性濾波器，然后將它的脈沖響應(yīng)截斷以得到一個線性相位和因果的fir濾波器。因此這種方法的重點(diǎn)在于選擇某種合適的窗函數(shù)和一種理想濾波器。對于給定的濾波器技術(shù)指標(biāo)，選擇濾波器長度和具有最窄主瓣寬度和盡可能小的旁瓣衰減的某個窗函數(shù)。任何數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng) 都是w的周期函數(shù)，它的傅立葉級數(shù)展開式為:（3.1） （3.2） 其中的wc為濾波器的歸一化的截止頻率。傅立葉系數(shù)hd(n)實(shí)際上就是理想數(shù)字濾波器的沖激響應(yīng)。獲得有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的一種可能方法就是把無窮級數(shù)截取為有限項(xiàng)級數(shù)來近似，而吉布斯(gibbs)現(xiàn)象使得直接截取法不甚令人滿意。 窗函數(shù)法就是用被稱為窗函數(shù)的有限加權(quán)系列w(n)來修正式

24、(3.2)的傅立葉級數(shù)，以求得要求的有限沖激響應(yīng)序列h(n)，即有: h(n)=hd(n)w(n) (3.3)w(n)是有限長序列，當(dāng)nn-1及ndata-load打開之前 matlab 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運(yùn)行程序，點(diǎn)擊run按鈕，程序即開始運(yùn)行。4.8 查看濾波器濾波效果打開 view-graph-time/frequency，設(shè)置數(shù)據(jù)，如圖：然后重復(fù)前三個步驟，只改變圖形選項(xiàng)中的 display type、graph title、start address：左上圖：數(shù)據(jù)時域圖(s

25、tart address : input) ，右上圖：輸入數(shù)據(jù)頻譜（display type: fft magnitude），左下圖：輸出數(shù)據(jù)時域圖(start address : output)，右下圖：輸出數(shù)據(jù)頻譜（display type:fft magnitude）。- 32 -4.9 觀察結(jié)果5 總結(jié)本文以窗函數(shù)法設(shè)計線性相位fir數(shù)字濾波器，介紹用matlab工具軟件設(shè)計數(shù)字濾波器的方法并在ccs上仿真結(jié)果觀察波形圖可以看出本次設(shè)計基本實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)要求，但還存在誤差，分析誤差原因?yàn)樵谟胐sp實(shí)現(xiàn)iir濾波器時，在定點(diǎn)運(yùn)算中，乘法運(yùn)算的結(jié)果因位數(shù)增多而需要進(jìn)行截止或舍入處理，因而引起了

26、乘法運(yùn)算的量化效應(yīng)。由于舍入和截尾都是非線性過程，所以量化效應(yīng)相當(dāng)于在濾波器某些鏈路中引入了非線性環(huán)節(jié)，給分析和設(shè)計帶來問題。如何設(shè)置fir濾波器的參數(shù)以及加窗的計算等對濾波器的功能有著非常重要的影響。本文在matlab平臺上，研究了基于窗函數(shù)法并同時考慮衰減等多個參數(shù)設(shè)置問題。matlab具有強(qiáng)大的數(shù)值計算和圖形功能，雖然其執(zhí)行效率較低，但其編程效率與可讀性、可移植性要遠(yuǎn)高于其他高級語言。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個界面友好的用戶環(huán)境。它的信號處理工具箱包含了各種經(jīng)典的和現(xiàn)代的數(shù)字信號處理技術(shù)，是一個非常優(yōu)秀的算法研究與輔助設(shè)計的工具。在設(shè)計數(shù)字濾波器時，運(yùn)用

27、它來進(jìn)行輔助設(shè)計，在系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和高效率方面起到了至關(guān)重要的作用。在對設(shè)計的數(shù)字濾波器的進(jìn)行調(diào)試，仿真時采用了ccs開發(fā)環(huán)境。 ccs加速和增強(qiáng)了實(shí)時，嵌入信號處理的開發(fā)過程，它提供配置、構(gòu)造、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，在基本代碼產(chǎn)生工具的基礎(chǔ)上增加了調(diào)試和實(shí)時分析的功能。開發(fā)設(shè)計人員可在不中斷程序運(yùn)行的情況下檢查算法的對錯，實(shí)現(xiàn)對硬件的實(shí)時跟蹤調(diào)試，從而大大縮減了程序的開發(fā)時間。6 附錄 程序清單1.利用matlab產(chǎn)生噪聲信號用于濾波器測試代碼f11=500; f12=3000;f13=8000;fs=10000;n=1000t=1/fs;n=0:n;x11=sin(2*pi*f11*n*t); x12=0.7*sin(2*pi*f12*n*t); x13=0.5*sin(2*pi*f13*n*t); x_base=(x11+x12+x13);figure(1) plot(x_base)figure(2) yff=abs(fft(x_base) df=n*(fs/n) plot(df,yff)xout=x_base/max(x_base);xto_ccs=round(32767*xout)fid=fopen(input.dat,w);fprintf(fid,1651 1 0 0 0n);fprintf(fid,%dn,xto_ccs);fclose(fid