基于DSP的FIR数字滤波器设计实验汇编语言.docx
《基于DSP的FIR数字滤波器设计实验汇编语言.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP的FIR数字滤波器设计实验汇编语言.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于DSP的FIR数字滤波器设计实验汇编语言
基于DSP的FIR数字滤波器-（设计实验）（汇编语言）
基于DSP的FIR数字滤波器（设计实验）
一、实验目的
1.了解FIR（FiniteImpulseResponse有限冲激响应）滤波器的原理及使用方法；
2.了解使用MATLAT语言设计FIR滤波器的方法；
3.了解DSP对FIR滤波器的设计及编程方法；
4.熟悉在CCS环境下对FIR滤波器的调试方法；
二、实验原理
数字滤波是DSP的最基本应用，利用MAC（乘、累加）指令和循环寻址可以方便地完成滤波运算。
两种常用的数字滤波器：
FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器的DSP实现。
设FIR滤波器的系数为h（0），h
（1），...，h（N-1），X（n）表示滤波器在n时刻的输入，则n时刻的输出为：
图3-2N=6的线性缓冲区示意图
2、循环缓冲区法
图3-3说明了使用循环寻址实现FIR滤波器的方法。
对于N级FIR滤波器，在数据存储区开辟一个称为滑窗的具有N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本值。
每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其他数据则不需要移动。
图3-3FIR滤波器循环缓冲区存储器图
三、实验内容与步骤
设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。
FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法进行。
本实验设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000Hz和2500Hz的合成信号，通过设计的低通滤波器将2500Hz信号滤掉，余下1000Hz信号。
1、MATLAB设计FIR滤波器
FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法进行，选择Hamming窗，其程序为：
b=fir1（16,1500/8000*2）;
得到FIR数字滤波器系数b为：
b0=0.00000000b9=0.28342322
b1=0.00482584b10=0.09725365
b2=0.00804504b11=-0.02903702
b3=-0.00885584b12=-0.04291741
b4=-0.0429174b13=-0.00885584
b5=-0.02903702b14=0.00804504
b6=0.09725365b15=0.00482584
b7=0.28342322b16=0.00000000
B8=0.37452503
在DSP汇编语言中，不能直接输入十进制小数，在MATLAB中进行如下转换：
h=round（b*2^15）
将系数转换为Q15的定点小数形式，为：
h（0）=0h（9）=9287
h
（1）=158h（10）=3187
h
（2）=264h（11）=-951
h（3）=-290h（12）=-1406
h（4）=-1406h（13）=-290
h（5）=-951h（14）=264
h（6）=3187h（15）=158
h（7）=9287h（16）=0
h（8）=12272
2、编写FIR数字滤波器的汇编程序
;一个FIR滤波器源程序fir.asm
.mmregs
.globalstart
.defstart,_c_int00
INDEX.set1
KS.set256;模拟输入数据缓冲区大小
N.set17
COFF_FIR.sect"COFF_FIR";FIR滤波器系数
.word0
.word158
.word264
.word-290
.word-1406
.word-951
.word3187
.word9287
.word12272
.word9287
.word3187
.word-951
.word-1406
.word-290
.word260
.word158
.word0
.data
INPUT.copy"firin.inc";模拟输入在数据存储区0x2400
OUTPUT.space1024;输出数据在数据区0x2500
COFFTAB.usect"FIR_COFF",N
DATABUF.usect"FIR_BFR",N
BOS.usect"STACK",0Fh
TOS.usect"STACK",1
.text
.asgAR0,INDEX_P
.asgAR4,DATA_P;输入数据x（n）循环缓冲区指针
.asgAR5,COFF_P;FIR系数表指针
.asgAR6,INBUF_P;模拟输入数据指针
.asgAR7,OUTBUF_P;FIR滤波器输出数据指针
_c_int00
bstart
nop
nop
start:
SSBXFRCT
STM#COFFTAB,COFF_P
RPT#N-1;将FIR系数从程序存储器移动
MVPD#COFF_FIR,*COFF_P+;到数据存储器
STM#INDEX,INDEX_P
STM#DATABUF,DATA_P
RPTZA,#N-1
STLA,*DATA_P+;将数据循环缓冲区清零
STM#（DATABUF+N-1）,DATA_P;数据缓冲区指针指向x[n-（N-1）]
STM#COFFTAB,COFF_P;
FIR_TASK:
STM#INPUT,INBUF_P
STM#OUTPUT,OUTBUF_P
STM#KS-1,BRC
RPTBDLOOP-1
STM#N,BK;FIR循环缓冲区大小
LD*INBUF_P+,A;装载输入数据
FIR_FILTER:
STLA,*DATA_P+%
RPTZA,N-1
MAC*DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A
STHA,*OUTBUF_P+
LOOP:
ENDBEEND
.end
3、编写FIR滤波器链接命令文件
对应以上汇编程序的链接命令文件fir.cmd如下：
fir.obj
-mfir.map
-ofir.out
MEMORY
{
PAGE0:
ROM1（RIX）:
ORIGIN=0080H,LENGTH=100H
PAGE1:
INTRAM1（RW）:
ORIGIN=2400H,LENGTH=0200H
INTRAM2（RW）:
ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H
INTRAM3（RW）:
ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H
B2B（RW）:
ORIGIN=0070H,LENGTH=10H
}
SECTIONS
{
.text:
{}>ROM1PAGE0
.data:
{}>INTRAM1PAGE1
FIR_COFF:
{}>INTRAM2PAGE1
FIR_BFR:
{}>INTRAM3PAGE1
.stack:
{}>B2BPAGE1
}
4、实验步骤及结果
（1）在CCS上建立fir工程并运行fir.out程序。
建立fir工程，将fir.asm和fir.cmd添加到工程中，对汇编程序进行汇编、链接；如果有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功后，加载并运行fir.out程序。
注意，将fir.asm、fir.cmd、firin.inc文件和fir.pjt工程文件放在同一文件夹下。
（2）观察输入信号的波形及频谱。
单击View→Graph→Time/Frequency命令，按
照如图3-4所示改变各选项。
其中，由.cmd可知输入信号的数据放在数据区
0x2400开始的256个单元中。
图3-4Graph属性设置窗口
单击OK按钮，则显示输入信号的时域波形如图3-5所示。
其波形是频率为1000Hz和2500Hz正弦信号的合成信号。
图3-5输入信号的时域波形
将图3-4中的DsiplayType项改为FFTMagnitude，则显示输入信号的频谱图，如图3-6所示。
图3-6输入信号的频谱图
3、观察输出信号的波形及频谱。
单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图3-7所示改变各选项。
其中，由.cmd可知输出信号的数据放在数据区0x2500开始的256个单元中。
图3-7Graph属性设置窗口
单击OK按钮，将显示滤波器输出信号时域波形，如图3-8所示。
图3-8输出信号的时域波形
图3-9输出信号的频谱图
5、系数对换FIR滤波器的实现
系数对换FIR滤波器由于具有线性相位，因此应用很广。
一个N=8的FIR滤波器，若h（n）=h（N-1-n），就是对换FIR滤波器，其输出方程为：
总共有8次乘法和7次加法。
如改写成：
变成4次乘法和7次加法，乘法运算次数减少了一半，特别是当阶数较高时，利用系数对称的特点，可以明显减少运算量。
（1）FIR滤波器设计
在MATLAB下输入：
B=fir1（15,1500/8000*2）;
H=round（b*2^15）;将系数转换为Q15的定点小数形式
则滤波器系数为：
h（0）=62h（8）=11439
h
（1）=188h（9）=6202
h
（2）=86h（10）=625
h（3）=-764h（11）=-1453
h（4）=-1453h（12）=-764
h（5）=625h（13）=86
h（6）=6202h（14）=188
h（7）=11439h（15）=62
系数对称FIR数字滤波器汇编程序如下：
.mmregs
.globalstart
.defstart,_c_int00
KS.set256;输入样本数据个数
N.set16;FIR滤波器阶数
COEF_FIR.sect"COEF_FIR";FIR滤波器系数
.word62
.word188
.word86
.word-764
.word-1453
.word625
.word6202
.word11439
.data
INPUT.copy"firin.inc";输入数据在数据区0x2400
OUTPUT.space1024;输出数据在数据区0x2500
x_new.usect"DATA1",N/2
x_old.usect"DATA2",N/2
size.setN/2
.text
_c_int00
bstart
nop
nop
start:
SSBXFRCT;设置FRCT（小数方式）位
STM#x_new,AR2;AR2指向New缓冲区第一个单元
STM#x_old+（size-1）,AR3;AR3指向Old缓冲区最后一个单元
STM#-1,AR0
STM#INPUT,AR4;模拟输入数据指针初始化
STM#OUTPUT,AR5;滤波器输出数据指针初始化
STM#KS-1,BRC
RPTBDLOOP-1
STM#size,BK;循环缓冲区块大小BK=size
LD*AR4+,A
STLA,*AR2
FIR_FILTER:
ADD*AR2+0%,*AR3+0%,A
RPTZB,#size-1
FIRS*AR2+0%,*AR3+0%,COEF_FIR
STHB,*AR5+
MAR*+AR2
（2）%
MAR*AR3+%
MVDD*AR2,*AR3+0%
LOOP:
ENDBEND
.end
链接命令文件如下：
fir2.obj
-mfir2.map
-ofir2.out
MEMORY
{
PAGE0:
ROM1（RIX）:
ORIGIN=0080H,LENGTH=1000H
PAGE1:
INTRAM1（RW）:
ORIGIN=2400H,LENGTH=0200H
INTRAM2（RW）:
ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H
INTRAM3（RW）:
ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H
B2B（RW）:
ORIGIN=0070H,LENGTH=10H
}
SECTIONS
{
.text:
{}>ROM1PAGE0
COEF_FIR:
{}>ROM1PAGE0
.data:
{}>INTRAM1PAGE1
DATA1:
{}>INTRAM2PAGE1
DATA2:
{}>INTRAM3PAGE1
.stack:
{}>B2BPAGE1
}
四、实验仪器设备
１.计算机
２.DES-320PP—A教学实验系统
五、思考题
１.实现系数对称FIR数字滤波器
升级会员 