基于DSP实现的FIR低通滤波器.docx
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基于DSP实现的FIR低通滤波器
DSP课程设计
题目：
基于DSP实现的FIR低通滤波器
院系：
电气信息学院
专业：
电子信息工程
姓名：
学号：
指导教师：
时间:
2015.7
目录
一、设计目标…………………………………………3
二、理论基础及编译环境介绍………………………3
1、CCS简介…………………………………………………………3
2、FIR滤波器简介…………………………………………………3
三、相应参数的计算、编写源程序以及调试过程……4
1、用MATLAB计算滤波系数………………………………………4
2、用MATLAB编写滤波器输入信号………………………………5
3、用CCS的Simulator进行滤波特性的测试……………………6
4、将文件添加到工程中……………………………………………6
四、实验结果及分析…………………………………10
一、设计目标;
设计一个FIR低通滤波器，其通带频率为5000Hz，采样频率为20000Hz，输入信号频率分别为2000Hz和8000Hz，通带波纹小于1db，阻带衰减大于40db。
FIR滤波器的设计可用MATLAB窗函数法进行。
二、理论基础及编译环境介绍：
1、CCS：
时TI公司推出针对TMS320系列DSP的集成开发环境，在CCS下，开发者可对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试（profile）和项目管理等所有工作，并能将程序下载到目标DSP上进行调试。
在一个开放式的插件（plug-in）结构下，CCS内部集成了一下软件工具：
（1）C5000代码产生工具（包括C5000的编码器、汇编器、汇编优先器和连接器）；
（2）软件模拟器（simulator）；
（3）实时软件基础DSP/BIOS；
（4）主机与目标机之间的实时数据减缓软件RTDX；
（5）实时分析（real-timeanalysis）和数据可现化（datavisualizationcapabilities）软件;
CCS不仅具有一系列的调试、分析能力，还提供了实时分析和数据可视化功能，大大降低了DSP系统的开发难度，使开发者将精力集中在应用开发上。
FIR滤波器：
2、FIR（FiniteImpulseResponse）滤波器：
有限长单位冲激响应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
FIR滤波器有以下特点：
（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，极点全部在z=0处（因果系统）
（3）结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。
设FIR滤波器的单位冲激响应h（n）为一个N点序列，0≤n≤N—1，则滤波器的系统函数为
H（z）=∑h（n）*z^-n
就是说，它有（N—1）阶极点在z=0处，有（N—1）个零点位于有限z平面的任何位置。
三、相应参数的计算、编写源程序以及调试过程
1、用MATLAB计算滤波系数
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。
语法：
b=fir1（n,Wn）
b=fir1（n,Wn,’ftype’）
b=fir1（n,Wn,widow）
b=fir1（n,Wn,’ftype’,Window）
产生低通FIR滤波器系数其代码如下：
w1=5000/20000*2;
b=fir1（32,w,'lowpass'）;
fp=fopen（'0125.inc','wt'）;
fprintf（fp,'.word%20.0f\n',b*32768）;
fclose（fp）;
其运行后生成inc文件，图像结果如图一所示：
（图一）低通滤波特性曲线
2、用MATLAB编写滤波器输入信号：
其代码如下：
i=0:
1:
255;
y=round（（sin（2*pi*[i]*2000/20000）+sin（2*pi*[i]*8000/20000））*32768/2）;
fid=fopen（'0125.dat','wt'）;
fprintf（fid,'16512010\n'）;
fprintf（fid,'%d\n',y）;
fclose（fid）
freqz（y,1,512）
其结果生产dat文件，图像如图二所示：
（图二）输入信号时域波形图
3、用CCS的Simulator进行滤波特性的测试：
3.1、设置CodeComposerStudio2.0在软件仿真（Simulator）方式下进行，选择TMS320C5400芯片，然后启动CCS。
3.2、创建新工程文件：
（1）在CCS下的安装目录myproject子目录下创建一个0125文件夹。
（2）在Project菜单中选择New项，在Project中输入0125，选择目标类型为TMS320C5400，CCS将创建一个名为0125.pjt的工程。
3.3、编辑程序：
编写程序，完成后保存时文件类型选择.asm，执行File/New/SourceFile建立新的程序文件，编辑程序为0125.asm和0125.cmd。
4、将文件添加到工程中：
4.1选择菜单“Project”的“AddFilestoProject…”项，在“AddFilestoproject”对话框中，一次添加0125.cmd文件、0125.asm文件等
其结果如图三所示：
（图三）工程文件添加程序文件图
4.2打开程序文件0125.asm如下，然后编译，编译成功后，设置断点和探针，如图四所示：
（图四）程序图
4.3设置工程文件（编译后出现警告错误）：
选择菜单“Project”的“BuildOptions…”项，选择连接设置，单击“Linker”属性页，“AutoinitModel”项设置成“NoAutoinitialization”，“CodeEntryPoint”项中输入“start
”,退出设置窗口，单击确定，然后重新编译、汇编和链接。
如图五所示：
（图五）工程文件设置窗口
4.4数据的图形显示：
（1）选择菜单命令View/Graph/Time/Frequency,弹出GraphProperty对话框。
（2）在GraphProperty对话框中更改图形的标题、起始地址、缓冲区大小、显示数据大小、DSP数据类型、自动标尺属性及最大Y值。
（3）单击OK，出现Input窗口。
（4）在图形窗口中右击，从弹出的菜单中选择ClearDisplay，消除已有显示波形。
（5）自此执行菜单命令View/Graph/Time/Frequency
（6）这次将GraphTitle改为output，开始栏改为out_buffer，其他不变。
（7）单击OK按钮，出现一个显示output的波形的图形窗口，同样单击右键，从弹出的菜单中选择ClearDisplay,消除已有显示的波形。
（8）最后出现四个窗口，在Debug工具栏中单击run，可看到，两个不同频率的波经过模拟fir低通滤波器滤波，如图六所示：
（图六）低通滤波器信号输入及输出结果
四、实验结果及分析：
MATLAB辅助DSP 实现FIR ,其总体过程为在DSP中编写处理程序，在MATLAB中利用滤波器设计、分析工具（ FDATOOL） ,根据指定的滤波器性能快速设计一个FIR ,再把滤波器系数以头文件形式导入CCS 中,头文件中MATLAB 辅助DSP 实现FIR 数字滤波器含滤波器阶数和系数数组,在MATLAB中调试、运行DSP 程序并显示、分析处理后的数据。
在这过程中，还是遇到了一部分的难题，比如说在程序的编写上，在用MATLAB来获得滤波系数和用它来编写产生输入信号的程序时，编写的程序有一点错误以致没有运行出结果来，在后面CCS环境下时，在添加文件已及设置时候也出了一点错，导致了滤波器不能正常工作，在经过同学和老师的帮助过后，终于得到了一个稳定清晰能够良好运行的低通滤波器，其结果如（图六）所示。
同过这一次的DSP课程设计，我更加深刻的了解到了跟多的关于对MATLAB的使用和对CCS的一些使用，最好感谢同学们和老师的帮助。
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