太原理工大学DSP课程设计.docx
《太原理工大学DSP课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太原理工大学DSP课程设计.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
太原理工大学DSP课程设计
本科课程设计报告
课程名称：
DSP原理及应用
实验名称：
FIR滤波器的DSP实现
实验地点：
起点机房
专业班级：
学号：
学生：
指导教师：
FIR滤波器的DSP实现
一、设计目的
1了解FIR滤波器的原理和特性
2.熟悉设计FIR数字滤波器的原理和方法
3.学习FIR滤波器的DSP的实现过程。
5.学习使用CCS软件。
二、设计容
1通过MATLAB来设计一个低通滤波器，并对它进行模拟仿真，确定FIR滤波器系数
2.用DSP汇编语言及C语言进行编程，实现FIR运算，对产生的合成信号滤除信号中高频成分，观察滤波前后波形的变化。
三、设计原理
数字滤波器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，应满足差分方程为：
对其进行z变换，可得到FIR滤波器的传递函数为：
=
FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。
它不断输入样本，经延时，作乘法累加，再输出滤波结果y（n）。
FIR滤波器的结构如图1：
图1：
FIR滤波器的结构图
可以看出，在数字滤波器中FIR滤波器有以下几个特点：
（1）系统的单位冲激响应h（n）在有限个n值处不为零；
（2）系统函数H（z）在|z|>0处收敛，在|z|>0处只有零点，有限z平面只有零点，而全部极点都在z=0处；
（3）结构主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。
在DSP芯片中，实现z-1算法很方便，可采用循环缓冲区法，其特点如下：
（1）对于N级FIR滤波器，在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区（窗），用来放最新的N个输入样本；
（2）从最新样本开始取数；
（3）读完最后一个样本后，输入最新样本来代替最老样本，而其他数据位置不变；
（4）用片循环缓冲区长度寄存器对缓冲区进行间接寻址，是循环缓冲区地址首位相邻。
使用CCS开发应用程序的一般步骤
（1）打开或创建一个工程项目文件
（2）编辑各类文件
（3）对工程项目进行编译
（4）对结果和数据进行分析和算法评估利用CCS集成开发软件，用户可以在一个开发环境下完成工程项目创建、程序编辑、编译、、调试和数据分析等工作环节
四、设计方案
1、利用MATLAB来确定FIR滤波器的参数；
具体方法为：
利用fir2函数产生滤波系数：
b=fir2（n-1,f,m）,参数n为滤波器的阶数；f为频率参数，m表示低通
2、启动CCS，在CCS中建立一个C源文件和一个命令文件，并将这两个文件添加到工程，再编译并装载程序；
3、设置波形时域观察窗口，得到滤波前后的波形变化图；
4、设置频域观察窗口，得到滤波前后的频谱变化图。
4设计参数：
设计一个低通滤波器，其设计参数为：
滤波器阶数40，截止频率wp=0.4π，ws=0.45π。
五、设计程序
1、MATLAB程序
2、C源文件
#include"s.h"
#include"math.h"
#definesignal_1_f200
#definesignal_2_f620
#definesignal_sample_f2000
#definepi3.1415926
#definecoff_L23
#definebufer_L256
intdata_in[bufer_L];
intout[bufer_L];
intfirout;
intx[coff_L+1];
intk=0;
intbufer=bufer_L;
externintfir（int*,int）;
externintinit（int*,int）;
externintoutdata（int*,int,int）;
voidinputwave（）;
voidmain（）
{
inputwave（）;
init（x,BL）;
while
（1）
{
x[0]=data_in[k];
firout=fir（x,BL）;
outdata（out,firout,bufer）;
k++;
if（k>=bufer_L）
{
k=0;
}
}
}
voidinputwave（）
{
floatwt1;
floatwt2;
inti;
for（i=0;i<=bufer_L;i++）
{
wt1=2*pi*i*signal_1_f;
wt1=wt1/signal_sample_f;
wt2=2*pi*i*signal_2_f;
wt2=wt2/signal_sample_f;
data_in[i]=（cos（wt1）+cos（wt2））/2*32768;
}
}
3、汇编源文件
.global_fir,_init,_B,_outdata
_fir
bsetfrct
amov#_B,xdp
mov#_B,cdp
movt0,ac0
sub#1,ac0
movac0,mmap（csr）
addac0,ar0
mov#0,ac0
rptcsr
macmz*ar0-,*cdp+,ac0
movhi（ac0）,t0
ret
_init
movmmap（t0）,ac0
sub#1,ac0
movac0,ar7
rptzac0,ar7
movac0,*ar0+
ret
_outdata
movt1,ac0
sub#2,ac0
movac0,mmap（csr）
addac0,ar0
rptcsr
delay*ar0-
mar*ar0+
movt0,*ar0
ret
4、命令文件
-stack0x500
-sysstack0x500
-heap0x1000
-c
-u_Reset
-lrts55.lib
MEMORY
{
PAGE0:
RAM（RWIX）:
origin=0x000100,length=0x01ff00
ROM（RIX）:
origin=0x020100,length=0x01ff00
VECS（RIX）:
origin=0xffff00,length=0x000200
PAGE2:
IOPORT（RWI）:
origin=0x000000,length=0x020000
}
SECTIONS
{
.text>ROMPAGE0
.data>ROMPAGE0
.bss>RAMPAGE0
.const>RAMPAGE0
.sysmem>RAMPAGE0
.stack>RAMPAGE0
.sysstack>RAMPAGE0
.switch>RAMPAGE0
.cinit>RAMPAGE0
.pinit>RAMPAGE0
.vectors>VECSPAGE0
.ioport>IOPORTPAGE2
}
六、结果分析
（1）滤波前
图2：
输入时域波形
图3：
输入频域波形
（2）滤波后
图4：
输出时域波形
图5:
：
输出频域波形
由以上容可以看出，时域图中，滤波前波形有很多毛刺，滤波后，是平滑的等幅正弦波，而且滤波后最大振幅有所减小。
频域图中，滤波前有两个带尖峰的图像，滤波后只有一个带尖峰图像，而且是出现在低频部分，说明信号经过低通滤波器后，将信号中的高频成分滤除掉了。
滤波前后时域、频域特性对比总结如下：
时域
频域
滤波前
波形有较多毛刺
平滑的等幅正弦波
滤波后
两个带尖峰
一个低频带尖峰
表1：
滤波前后时域、频域对比
升级会员 