DSP课设报告.doc

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课程设计报告（论文）

数字信号处理与DSP课程设计任务书

课程设计题目：

数字信号处理与DSP课程设计

已知技术参数和设计要求：

1．设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。

2．由实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，然后进行AD转换存放在内存单元中观察这些数据的波形，然后通过DA转换后输出，在示波器上观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。

3．在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。

对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。

所需仪器设备：

计算机一台、示波器一台、DSP试验箱、CCSSimulator环境

成果验收形式：

操作运行结果和程序答辩

参考文献：

张雄伟.DSP集成开发与应用实例[M].北京：

电子工业出版社.2002.

邹彦.DSP原理及应用.电子工业出版社，2009.8

周霖.DSP算法设计与系统方案.国防工业出版社，2004.7.

时间

安排

第1单元发设计任务书，明确设计任务、技术要求，查找资料。

第2、3单元FIR滤波器设计及DSP编程。

第4、5单元学习串行A/D转换芯片TLV1572和串行D/A转换芯片TLC5617的使用。

学习和掌握TMS320C5402多通道缓冲串口与串行A/D、D/A转换器的接口方法。

第6、7单元完成对串口数据的采集和发送。

第8单元在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器，在示波器上观察输出信号。

指导教师：

教研室主任：

20年11月22日

内容摘要

数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。

本文设计了一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，阻带衰减大于50dB。

实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，进行AD转换存放在内存单元中，通过DA转换后输出，观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。

在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。

对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。

关键词：

DSPFIR滤波器数字信号处理A/D、D/A转换

目录

一概述 …………………………………………………………………1

二DSP系统构成……………………………………………………………1

三滤波器的设计原理…………………………………………………………1

3.1数字滤波器的设计原理………………………………………………1

3.2FIR滤波器的基本结构………………………………………………1

四实验程序…………………………………………………………………2

4.1FIR滤波器源程序………………………………………………………2

4.2A/D转换源程序…………………………………………………………2

4.3D/A转换源程序…………………………………………………………5

4.4A/D、D/A转换源程序…………………………………………………7

4.5A/D、FIR、D/A综合程序………………………………………………9

五实验结果……………………………………………………………………13

六心得体会……………………………………………………………………14

七参考文献……………………………………………………………………14

一、概述

数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。

数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。

随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。

它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。

其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。

本次课程设计要求设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。

同时，使用串行A/D、D/A转换芯片对实验箱产生的波形进行采集及发送。

二、DSP系统构成

典型的DSP系统如图2.1所示。

输入

抗混叠滤波

A\D

转换

DSP

芯片

D\A转换

平滑滤波

输出

图2.1典型的DSP系统

由于DSP是用来对数字信号进行处理的，所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。

于是先对输入模拟信号进行调整，输出的模拟信号经过A/D变换后变成DSP可以处理的数字信号，DSP根据实际需要对其进行相应的处理，如FFT、卷积等；处理得到的结果仍然是数字信号，可以直接通过相应通信接口将它传输出去，或者对它进行D/A变换将其转换为模拟采样值，最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。

当然，图中的有些环节并不是必需的。

如A/D转换，如果输入的是数字信号，就可以直接交给DSP进行运算。

三、滤波器的设计原理

3.1数字滤波器的设计原理

数字滤波器的设计问题就是寻找一组系数ai和bi，使得其性能在某种意义上逼近所要求的特性。

如果在s平面上去逼近，就得到模拟滤波器，如果在z平面上去逼近，则得到数字滤波器。

数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。

一个线性位移不变系统的输出序列y（n）和输入序列x（n）之间的关系，

应满足常系数线性差分方程：

（3.1.1）

x（n）为输入序列，y（n）为输出序列，ai、bi为滤波器系数，N为滤波器的阶数。

3.2FIR滤波器的基本结构

在式3.1.1中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：

（3.2.1）

对式（3.2.1）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数：

（3.2.2）

由此可得到FIR滤波器的结构如图1所示。

FIR滤波器的单位冲击响应h（n）是一个有限长序列。

若h（n）为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，即h（n）=h（N-1-n）或h（n）=-h（N-1-n），则FIR滤波器具有线性相位特性。

四、实验程序

4.1FIR滤波器源程序

.mmregs

.globalstart

.def start,_c_int00

INDEX.set 1

KS .set 256

.copy "firin.inc"

.copy "firdata.inc"

.data

OUTPUT .space 1024

FIR_DP .usect "FIR_VARS",0

D_FIN .usect "FIR_VARS",1

D_FOUT .usect "FIR_VARS",1

COFFTAB.usect "FIR_COFF",N

DATABUF.usect "FIR_BFR",N

BOS .usect "STACK",0Fh

TOS.usect "STACK",1

.text

.asg AR0,INDEX_P

.asg AR4,DATA_P

.asg AR5,COFF_P

.asg AR6,INBUF_P

.asg AR7,OUTBUF_P

_c_int00

bstart

nop

nop

start:

STM #COFFTAB,COFF_P

RPT #N-1

MVPD #COFF_FIR,*COFF_P+

STM #INDEX,INDEX_P

STM #DATABUF,DATA_P

RPTZ A,#N-1

STL A,*DATA_P+

STM #（DATABUF+N-1）,DATA_P

STM #COFFTAB,COFF_P

FIR_TASK:

STM #INPUT,INBUF_P

STM #OUTPUT,OUTBUF_P

STM #KS-1,BRC

RPTBD LOOP-1

STM #N,BK

LD *INBUF_P+,A

FIR_FILTER:

STL A,*DATA_P+%

RPTZ A,N-1

MAC *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A

STH A,*OUTBUF_P+

LOOP:

EEND B EEND

.end

4.2A/D转换源程序

A/D转换程序，输入端接了实验电路产生的模拟信号（可选择方波、正弦波、三角波），调用该程序，对所选的模拟信号进行采样，采样结果存在3000H开始的数据存储器中，可检查数据存储器的内容是否与采样波形的相对应。

.mmregs

.def_c_int00

.data

TEMP .usect "TEMP",20h

TMP .set6Ah

t0_flag.usect"vars",1

t0_cout.usect"vars",1

AK_SPCR11.set0000000000100001b

AK_SPCR21.set0000001011000001b

AK_RCR11.set0000000001000000b

AK_RCR21.set0000000001000000b

AK_XCR11.set0000000001000000b

AK_XCR21.set0000000001000000b

AK_SRGR11.set0000000000010000b

AK_SRGR21.set0011000000010000b

AK_PCR1.set0000101000000000b

SPSA1 .set48h

McBSP1 .set49h

DXR11.set43h

DXR21