DSP课程设计FIR滤波器设计说明.docx
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DSP课程设计FIR滤波器设计说明
DSP课程设计
学院:
专业年级:
:
学号:
课题:
FIR滤波器设计
指导老师:
日期：
2016年7月2日
一、设计目标
功能描述：
FIR低通滤波器是滤除掉高于截至频率的信号，容许低于截止频率的信号通过的电子滤波装置，故称低通滤波器。
容：
1）设计FIR低通滤波器
2）使用CCS的simulator进行滤波特性测试
参数:
FIR低通滤波器通带频率为5000Hz，采样频率为20000Hz。
二、算法研究
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，FIR滤波器的差分方程为：
对上式进行Z变换得到FIR滤波器的传递函数为：
由上式可以看出，H（z）是
的N-1次多项式，它在z平面有N-1个零点，同时在原点处有N-1个重极点。
N阶滤波器通常采用N个延迟单元、N个加法器与N+1个乘法器，取图中（a）、（b）两种结构。
图FIR滤波器的一般结构
因为FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，所以它永远是稳定的。
另外，若对h（n）提出一些约束条件，那么可以很容易地使H（z）具有线性相位，这在信号处理的很多领域是非常重要的。
FIR滤波器的设计任务，是要决定一个转移函数H（z），使它的频率响应满足给定的要求。
这里所说的要求，除了通带频率
、阻带频率及两个带上的最大和最小衰减
和
外，很重要的一条是保证H（z）具有线性相位。
三、相应参数的计算
1、FIR滤波器的MATLAB实现
MATLAB是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，为用户提供了方便、友好的界面环境。
MATLAB中的工具箱（Toolbox）包含了许多实用程序。
它提供了多种FIR滤波器设计方法。
用fir1函数设计FIR滤波器
fir1函数用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR滤波器，可实现加窗线性相位FIR数字滤波器的设计。
具体语法如下：
b=fir1（n，Wn）
b=fir1（n，Wn，‘ftype’）
b=fir1（n，Wn，Window）
b=fir1（n，Wn，‘ftype’，Window）
其中n为滤波器的阶数；Wn为滤波器的截止频率；ftype为用来决定滤波器的类型，当ftype=high时，可设计高通滤波器；当ftype=stop时，可设计带阻滤波器。
Window为用来指定滤波器采用的窗函数类型，Window参数可采用的窗口函数有：
Boxcar，Hanning，Bartlett，Blackman，Kasier和chebwin等，其默认时为Hamming窗，从而得到滤波器的系数。
本课程设计设计低通滤波器，采用b=fir1（n，Wn）。
2、利用MATLAB计算滤波器系数
1）生成.inc文件，通带频率为5000HZ
2）生成.dat文件，输入信号频率分别为2000Hz和8000Hz
四、编写源程序
1）.asm程序
.globalstart,fir
.mmregs
COFF_FIR_START:
.sect"coff_fir"
.include"0205\\0205.inc"
K_FIR_BFFR.set64
d_data_buffer.usect"fir_bfr",64
FIR_DP.usect"fir_vars",0
d_filin.usect"fir_vars",1
output.usect"fir_vars",1
input.usect"fir_vars",1
d_filout.usect"fir_vars",100h
stacksize.set256
stack.usect"fir_vars",stacksize
.asgAR4,FIR_DATA_P
.asgAR6,INBUF_P
.asgAR7,OUTBUF_P
.asgAR3,OUTBUF
.asgAR2,INBUF
.sect"fir_prog"
nop
start:
stm#stack+stacksize,SP
LD#FIR_DP,DP
STM#d_data_buffer,FIR_DATA_P
RPTZA,#K_FIR_BFFR-1
STLA,*FIR_DATA_P+
STM#d_filin,INBUF_P
STM#d_filout,OUTBUF_P
STM#output,OUTBUF
STM#input,INBUF
STM#100h,BK
fir_loop:
NOP;AddBreakpoint&porbepoint
LD*INBUF_P,A
STLA,*INBUF
CALLfir
STHA,*OUTBUF_P+%
STHA,*OUTBUF
main_end:
bfir_loop
fir:
;SSBXSXM
;SSBXFRCT
STM#d_data_buffer,FIR_DATA_P
STLA,*FIR_DATA_P
STM#（d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1）,FIR_DATA_P
fir_task:
RPTZA,#K_FIR_BFFR-1
MACD*FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,A
RET
.end
2）.cmd程序
MEMORY
{
PAGE0:
PROG:
o=100h,l=2000h
PAGE1:
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:
{}>PROGPAGE0
fir_prog:
{}>PROGPAGE0
fir_vars:
{}>DATA1PAGE1
fir_coff:
{}>DATA2PAGE1
fir_bfr:
{}>DATA3PAGE1
}
五、调试过程
1.调试前的准备
1）启动SETUP并选择芯片’c5402，关闭启动CCS。
2）在CCS的安装目录myproject子目录下创建一个文件夹0205。
3）使用MATLAB工具编写滤波器系数测试程序，生成0205.inc文件并保存在上述文件夹0205中。
4）使用MATLAB工具编写输入信号生成程序，并生成0205.dat文件保存在上述文件夹0205中。
2.编写及编译程序：
CCS中
1）选中Project菜单中New命令新建一个工程并命名为0205。
2）选中File菜单中New-SourceFile命令，将编写的源程序以.asm格式保存在0205文件夹中。
3）再选中File菜单中New-SourceFile命令，将编写的程序以.cmd格式保存在0205文件夹中。
4）选中Project菜单中AddFiletoProject命令，将以上程序加载到工程目录下。
5）编译并程序，如果有错就修改，然后再编译直到无误为止。
3.观察点设置
1）设置断点：
在标号fir_loop下面的Nop语句设置软件断点（Togglebreakpoint）探针（ToggleProbepoint）。
2）选中File菜单中load program命令，选择Debug中的0205.out 。
3）选中File菜单中File I/O命令，将会看到File I/O对话框按照下图操作然后选中Add Probe Point，继续操作。
4）打开观察窗口
选择菜单“View”、“Graph”、“Time/Frequency„”按照下面所示操作：
地址分别为：
input和output,
buffersize:
1,
display data size:
200
DSP Data Type:
16-bit signed integer
5）选择菜单栏Debug中点击Animate可观察到此滤波器的滤波效果。
五、实验结果及分析
通过观察实验结果，可看出高频信号被滤去，低频信号通过（2000Hz信号通过，8000Hz信号被滤去），此滤波器性能良好，设计成功。
六、总结与体会
通过这几天的课程设计，我对MATLAB软件和CCS软件的使用有了很大的进步，在课堂上我也使用过CCS进行实验仿真等，但那时极为的不熟悉，步骤条理也不熟悉，一些文件都不知道它的作用，使用中也出现了很多的错误：
1．对MATLAB编程不熟练，为了能够体现出滤波效果，.dat中的两个输入信号的频率一个要大于通带截至频率，一个要小于它。
2．在生成.inc文件时，程序中.word前的空格会影响CCS测试时文件产生错误。
3．CCS测试时程序中的.inc文件名要与其原文件名相同。
4．在进行File I/O设置时，要先加断点和探针。
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