DSP课程设计报告张欣.docx
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DSP课程设计报告张欣
课程设计报告
课程设计名称：
DSP原理与应用
系：
三系
学生姓名：
张欣
班级：
通信工程
学号：
20100306117
成绩：
指导教师：
田爱君
开课时间：
2012-2013学年2学期
一．设计题目
基于TMS320VC5509DSP的FIR滤波器设计
二．主要内容
本课程设计主要完成软件平台的设计，在现有的TMS320VC5509DSP硬件平台上，按照要求设计FIR滤波器，编写相应的源程序和链接命令程序，使整个系统能够滤除含噪信号中的高频噪声。
三．具体要求
设计需要完成几个内容：
（1）学生首先自己参照指导书完《FIR算法实验》，认真阅读实验中的源程序，深刻理解FIR滤波的原理及具体实现方法，包括含噪信号的生成，滤波后信号的输出重点理解FIR滤波器的实现（循环寻址的实现）。
（2）在理解原理的基础上，设计自己的滤波器。
设计一定参数的滤波器
得到滤波器的系数后，按照循环寻址的原理，参照给出的实验程序，编写具体的滤波器实现程序。
调试程序，测试平台的性能。
观察相应得含噪信号波形及去噪后的信号波形，滤波器的波形。
经反复调试，使滤波器达到预计的结果。
（3）撰写课程设计报告。
四．进度安排
序号
内容
时间（天）
1
熟悉CCS软件环境
1
2
总体设计方案的验证
1
3
各分功能环节的设计与实现
1
4
总体功能调试实现
1
5
整理完成设计报告
1
合计
5
五．成绩评定
1、考核方法：
总成绩由平时成绩、设计成绩两部分组成，各部分比例为30%,70%.
2、成绩评定:
（1）平时成绩：
无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。
迟到15分钟按旷课处理
（2）设计成绩：
根据实际的设计过程及最终的实现结果，同时参考提交报告的质量，给出综合的设计成绩。
基于TMS320VC5509DSP的FIR滤波器设计
一、实践的目的和要求
这学期我们学习了数字图像处理还有DSP原理与应用，加上我们之前学习过数字信号处理系统在数字信号处理系统中，数字滤波器占有十分重要地位。
而有限冲击响应（FIR）数字滤波器因其具有系统稳定、运算速度快、易实现等特点，在图像信号处理、数据传输等领域被广泛采用。
我们知道FIR滤波器可以由计算机软件来实现，也可以通过专用的数字滤波电路、专用的数字信号处理器或通用可编程DSP处理器来实现。
其中计算机软件实现的方法速度较慢，常用于算法的模拟及仿真；专用硬件或专用处理器实现的方法速度快，但通用性较差、成本高；而通用可编程DSP处理器可通过编程实现各种数字滤波算法，使用灵活、功能强大，在滤波器设计中被广泛使用。
所以为了加强我们对数字信号处理系统中数字滤波器的掌握，我们要进行基
于TMS320VC5509DSP的FIR滤波器设计，通过课程设计，来进一步掌握数字滤波器
应用。
之前我们在实验课上已经学习过有关基于TMS320VC5509DSP的FIR滤波器的知识，所以，本次课程设计，对我们来说是一个巩固知识的机会
此次课程设计要求我们成软件平台的设计，在现有的硬件平台上，编写相应的源程序和链接命令程序，使整个系统能够滤除含噪语音信号中的高频噪声。
在理解原理的基础上，设计自己的滤波器。
根据老师提供的有关参数，设计一个对应于自己参数的滤波器。
二、实践原理：
FIR滤波器的DSP实现3.1TMS320VC5509简介TMS320VC5509是美国德州仪器公司（TI）推出的新一代数字信号处理器，其CPU在结构上包含一个32×16位指令缓存队列、2个17位×17位乘累16位算术逻辑单元（MAC）、一个40位算术逻辑单元（ALU）、一个16位算术逻辑单元（ALU）、一个40位桶形移位器和4个40位加法器[3]。
TMS320VC5509支持多种工业标准的串行口，如：
多通道缓冲串行口（McBSPs）、多媒体卡/安全数据串行口（MMC/SD）、USB和I2C总线接口等。
还具有增强型主机接口（EHPI）、通用I/O口、可编程数字锁相环（DPLL）、计时器和多个DMA控制器等片上外设。
TMS320VC5509高度并行的结构与优化的指令集合在一起，使得每个操作所需的时钟周期数在减少，而代码密度则在增加。
FIR滤波器的DSP实现程序采用C语言编写，滤波器时频特性如图2所示。
利用设计好的FIR滤波器对叠加了高频噪声的输入信号进行滤波，滤波前后的波形及频谱如图3所示。
通过时域波形的对比发现，叠加了高频噪声的输入信号经过FIR低通滤波器后，信号相对滤波前变得光滑；由频域波形对比同样可以发现有用的低频信号被保留下来，而高频噪声被很好地滤除掉了
三、实践步骤
1．设计一定参数的滤波器
用MATLAB设计滤波器，使用fir2函数设计滤波器，注意，在函数中，其截止频率均用归一化频率表示。
归一化频率的计算方法：
f=实际频率/（采样频率/2）
如：
截止频率为3000hz，采样频率为8000hz，则将截止频率归一化后的截止频率值为0.75。
例如设计如下滤波器：
已知信号的采样频率为8000hz，设计一个34阶低通滤波器，滤波器的通带截止频率为3100hz，阻带截止频率为3280hz。
用fir2函数实现的格式：
f=[00.7750.821]；
m=[1100]；
b=fir2（33，f，m）；
在求解过程中，有疑问可参考课件或在matlab中用help命令求解。
经求解，可得到滤波器的各阶系数，进而得到滤波器的系统函数。
2.硬件实现
程序代码：
#include"myapp.h"
#include"ICETEK-VC5509-EDU.h"
#include"scancode.h"
#include
#defineFIRNUMBER34
#defineSIGNAL1F3100
#defineSIGNAL2F3280
#defineSAMPLEF8000
#definePI3.1415926
floatInputWave（）;
floatFIR（）;
floatfHn[FIRNUMBER]={-0.0006,0.0013,-0.0021,0.0022,-0.0006,-0.0034,0.0089,-0.0132,0.0120,-0.0018,-0.0175,0.0406,-0.0565,0.0500,-0.0030,-0.1197,0.6031,0.6031,-0.1197,-0.0030,0.0500,-0.0565,0.0406,-0.0175,-0.0018,0.0120,-0.0132,0.0089,-0.0034,-0.0006,0.0022,-0.0021,0.0013,-0.0006
};
floatfXn[FIRNUMBER]={0.0};
floatfInput,fOutput;
floatfSignal1,fSignal2;
floatfStepSignal1,fStepSignal2;
floatf2PI;
inti;
floatfIn[256],fOut[256];
intnIn,nOut;
main（）
{
nIn=0;nOut=0;
f2PI=2*PI;
fSignal1=0.0;
fSignal2=PI*0.1;
fStepSignal1=2*PI/30;
fStepSignal2=2*PI*1.4;
while
（1）
{
fInput=InputWave（）;
fIn[nIn]=fInput;
nIn++;nIn%=256;
fOutput=FIR（）;
fOut[nOut]=fOutput;
nOut++;/*breakpoint*/
if（nOut>=256）
{
nOut=0;
}
}
}
floatInputWave（）
{
for（i=FIRNUMBER-1;i>0;i--）
fXn[i]=fXn[i-1];
fXn[0]=sin（（double）fSignal1）+cos（（double）fSignal2）/6.0;
fSignal1+=fStepSignal1;
if（fSignal1>=f2PI）fSignal1-=f2PI;
fSignal2+=fStepSignal2;
if（fSignal2>=f2PI）fSignal2-=f2PI;
return（fXn[0]）;
}
floatFIR（）
{
floatfSum;
fSum=0;
for（i=0;i{
fSum+=（fXn[i]*fHn[i]）;
}
return（fSum）;
}
3.实验结果
四心得体会
这学期的第十八周，我们进行了DSP课程设计，通过此次课程设计，我能后灵活的运用ccs仿真实验箱来完成数字滤波器的设计，也学会运用MATLAB软件来进行参数的求得。
在实验过程中我明白了细节决定成败这句话的道理，在实验中，有很多注意的地方，都被我忽视了，比如：
在运用MATLAB软件求系数的时候，34阶的要在输入代码的时候输入33，得到34个系数，这一点，一直被我忽略了，所以之前得到的一直是35个系数，导致我一直无法编译程序，一直出错，花费时间去修改，这严重影响了我试验的进度。
同时，在实验中我了解了FIR滤波器的原理，熟练掌握了MATLAB的操作，不仅是我学到了知识，更锻炼了我的动手能力。
也进一步认识了CCStudio软件的使用，了解了各种窗函数对滤波器特性的影响。
这一学期的理论知识学习加上这次课程设计，我对DSP这门学科有了更为深刻的了解，对数字信号的处理功能，硬软件相结合，语音的压缩、去噪和编码等等方面都有了很深的了解。
相信本次课程设计，无论是对我以后的学习，还是工作等方面都有一个很大的帮助。
因此，本次课程设计我受益匪浅。
五参考文献：
[1]程佩青．数字信号处理教程（第三版）[M]．北京：
清华大学出版社，2009.
[2]王玉德．数字信号处理[M].北京：
北京大学出版社，2011.
[3]TexasInstruments．TMS320C55XDSPCPUReferenceGuide[DB].2001.1.
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