有限冲击响应FIR滤波器的设计完美版.docx
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有限冲击响应FIR滤波器的设计完美版
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专业班级学号成绩
有限冲击响应FIR滤波器的设计
一、设计目的
1、掌握数字滤波器的设计过程；
2、了解FIR的原理和特性；
3、熟悉设计FIR数字滤波器的原理和方法；
4、学习FIR滤波器的DSP实现原理；
5、学习使用ccs的波形观察窗口观察输入、输出信号波形和频谱变化情况。
二、设计容
1、通过MATLAB来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR滤波器系数；
2、用DSP汇编语言进行编程，实现FIR运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察其滤波前后的波型变化。
三、设计原理
滤波器就是在时间域或频域，对已知激励产生规定响应的网络。
使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标．再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。
FIR数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为：
H（z）=Y（Z）/X（Z）=∑b（n）z-n
由此可得到系统的差分方程为：
y（n）=∑h（i）x（n-i）
其激响应h（n）是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b（n）,N为FIR滤波器的阶数．
在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。
为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h（n）为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h（n）=h（N-1-n）或h（n）=h（N-1-n）。
这样，当N为偶数时，偶对称线性相位F讯滤波器的差分方程表达式为
Y（n）=∑h（i）（x（n-i）+x（N-1-n-i））
由上可见，FIR滤波器不断地对输入样本x（n）延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y（n）输出。
因此，FIR实际上是一种乘法累加运算。
而对于线性相位FIR而言，利用线性相位FIR滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR结构将乘法器数目减少一半。
FIR滤波器的单位脉冲h（n）是一个有限长序列。
若h（n）为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，则FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：
FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统。
四、总体方案设计
1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。
2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器
步骤1）：
创建工程文件project/new/myproject保存时加后缀。
2）：
在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。
3）：
编译汇编project/build生成out文件。
4）：
file/loadprogram。
5）：
执行文件。
五、主要参数
滤波器阶数为17,a1=a15=0,a2=a14=158,a3=a13=264,a4=a12=-290，a5=a11=-1406,a6=a10=3187,a7=a9=9287,a8=12272。
六、设计步骤
1、启动CCS，在CCS中建立一个汇编源文件、建立一个C源文件和一个命令文件，并将这三个文件添加到工程，再编译并装载程序。
2、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图；
3、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图。
七、源程序
1、汇编源文件
;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
;FIR_DP.usect"FIR_VARS",0
;D_FIN.usect"FIR_VARS",1
;D_FOUT.usect"FIR_VARS",1
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:
EENDBEEND
.end
2、程序
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
}
3、执行程序
------------------------------
0000:
0080FIR.ASM:
46:
75$,___text__,.text,_c_int00
------------------------------
------------------------------
0000:
0084start
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
0000:
0095FIR_TASK
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
------------------------------
0000:
00A0FIR_FILTER
------------------------------
------------------------------
------------------------------
0000:
00A5EEND,LOOP
------------------------------
0000:
00A7COFF_FIR,etext,___etext__
------------------------------
八、实验结果及分析
1、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图
滤波前的波形输入
滤波前的波形输出
2、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图
滤波前频谱图
滤波后频谱图
九、设计总结
在这次DSP课程设计中，我受益匪浅！
这期间学到了更多CCS软件的知识，同时也对这个软件的操作更加熟悉。
用DSP实现FIR数字滤波,具有稳定性好、准确度高、灵活性好、不受环境影响等优点。
在完成这个设计的过程中我遇到了好多操作问题，好多次都想放弃，因为有了老师的悉心指导和同学的热心帮助，才能坚持把它完成了！
这也使我意识到合作的重要性，还有解决一个个难题后的喜悦，难以言表!
这次的DSP设计提到的不仅是我们的专业知识，还有一个大学生应该具有正确的学习、生活态度：
认真、严谨、坚持、交流等等。
“细节决定成败！
”再次被验证，特别是编程的时候。
任何一的小小的失误都会造成严重的后果。
同时学会了不找借口，遇到问题不找借口浪费时间，要细心认真地解决问题，更不能放弃，一定要坚持不懈的才能成功！
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