FIR濾波器設(shè)計課件

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

2、.4觀察點設(shè)置-117.實驗結(jié)果-11 7.1運(yùn)行結(jié)果-11 7.2輸入信號頻譜圖-138.設(shè)計總結(jié)-14參考文獻(xiàn)-15摘要:在TMS320C54x系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境CCS下對FIR濾波器的DSP實現(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)計相應(yīng)的濾波器，對得到的濾波器系數(shù)采用Q15格式表示，并用C語言產(chǎn)生模擬輸入信號。將獲取的系數(shù)和輸入信號通過相應(yīng)的指令調(diào)到DSP芯片的數(shù)據(jù)存儲器中，運(yùn)用MAC指令，循環(huán)緩沖寄存器、塊循環(huán)寄存器實現(xiàn)已知混合信號的濾波，通過實驗仿真，從輸入信號和輸出信號的時域和頻域曲線可看出在DSP上實現(xiàn)的FIR濾波器能完成預(yù)定的濾波任務(wù)。關(guān)鍵字：CCS開發(fā)環(huán)境；

3、DSP；FIR；Matlab1.設(shè)計題目 FIR濾波器設(shè)計：設(shè)計一個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)計可以用MATLAB窗函數(shù)法進(jìn)行。2.系統(tǒng)功能介紹任何一個實際的應(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處理算法之一。數(shù)字濾波器在語音信號處理、信號頻譜估計、信號去噪、無線通信中的數(shù)字變頻以及圖像信號等各種信號處理中都有廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計中，先使用MATLAB模擬產(chǎn)生合成信號，然后再利用CCS進(jìn)行濾波處理。將模擬信號的采樣頻率設(shè)

4、定為12000Hz，設(shè)計一個FIR低通濾波器。3.設(shè)計原理及算法研究 3.1 設(shè)計原理 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)是有限長序列，它其實就是濾波器系數(shù)向量b(n),N為FIR濾波器的階數(shù)。 為了使濾波器滿足線性相位條件，要求其單位脈沖響應(yīng)h(n)為實序列，且滿足偶對稱或奇對稱條件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=- h(N-1-n),這樣，當(dāng)N為偶數(shù)時，偶對稱線性相位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，設(shè)計完成之后將得到FIR濾波器的單位沖擊響應(yīng)序列h(n)的各個參數(shù)值。 用fir1函數(shù)設(shè)計FIR濾波器：fir1函數(shù)用來設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可實現(xiàn)加窗線性相位FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計。具體語法如下： 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為用來決定濾波器的類型

6、，當(dāng)ftype=high時，可設(shè)計高通濾波器；當(dāng)ftype=stop時，可設(shè)計帶阻濾波器。當(dāng)沒有ftype沒有的時候，可以設(shè)計低通濾波器，本次實驗就是設(shè)計的低通濾波器。3.2 算法設(shè)計 1.設(shè)N=16,FIR濾波器算法設(shè)計如下： 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)計算4.1低通濾波器的濾波系數(shù)的計算round(fir1(16,1500/1200

7、0)*32768) 4.2濾波器輸入信號參數(shù)5.編寫程序 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)測試程序和圖形 freqz(b,1,512)5.4 濾波器輸入信號生成程序和圖形6.調(diào)試過程6.1調(diào)試前的準(zhǔn)備 (1)啟動SETUP并選擇芯片。 (2)在CCS的安裝目錄myproject子目錄下創(chuàng)建一個文件夾。 6.2 MATLAB的使用 (1)使用MATLAB工具編寫濾波器系數(shù)測試程序，生成0119.inc文件并保存在0119文件夾中。(2)使用MATLAB工具編寫輸入信號生成程序，并生成0119.dat文件保存在0119文件夾中。 6.3 編寫及編譯

9、程序 (1)選中Project菜單中New命令新建一個工程并命名為0119。 (2)選中File菜單中New-Source File命令，并編寫源程序，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，如果有錯就修改，然后再編譯鏈接直到無誤為止。 6.4 觀察點設(shè)置 (1)選中Project菜單中New命令新建一個工程并命名為0119。 (2)設(shè)置斷點：在標(biāo)

10、號fir_loop下面的Nop語句設(shè)置軟件斷點（Toggle breakpoint）探針（ToggleProbe point）。 (3)選中File菜單中File I/O命令，將會看到File I/O對話框按照下圖操作然后選中Add Probe Point再按以前的試驗方法操作。 (4)打開觀察窗口,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)行并觀察結(jié)果7.實驗結(jié)果 7.1 運(yùn)行結(jié)果 輸入時域 輸入頻域 輸出時域 輸出頻域 7.2 輸入信號頻譜圖8.設(shè)計總結(jié)通過這將近一周的數(shù)字信號處理的課程設(shè)計，我對FIR濾波器的性質(zhì)又有了一個更加充分的認(rèn)識，同時也對它的應(yīng)用有了一個大體的認(rèn)識。這樣將會更加激勵我學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，不斷的將所學(xué)的知識用于實踐。這讓我感受到只有在了解課本知識的前提下，才能更好的應(yīng)用這個工具。這次設(shè)計使我了解了MATLAB