DSP课设报告.doc

1、课程设计报告（论文） 数字信号处理与DSP 课程设计任务书课程设计题目：数字信号处理与DSP课程设计已知技术参数和设计要求：1设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。2由实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，然后进行AD转换存放在内存单元中观察这些数据的波形，然后通过DA转换后输出，在示波器上观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。3在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波

2、器上观察输出信号。所需仪器设备：计算机一台、示波器一台、DSP试验箱、CCS Simulator环境成果验收形式：操作运行结果和程序答辩 参考文献：张雄伟.DSP集成开发与应用实例M. 北京：电子工业出版社.2002.邹彦. DSP原理及应用. 电子工业出版社，2009.8周霖. DSP算法设计与系统方案. 国防工业出版社，2004.7.时间安排第1单元 发设计任务书，明确设计任务、技术要求，查找资料。第2、3单元 FIR滤波器设计及DSP编程。第4、5单元 学习串行A/D转换芯片TLV1572和串行D/A转换芯片TLC5617的使用。学习和掌握TMS320C5402多通道缓冲串口与串行A/D

3、、D/A转换器的接口方法。第6、7单元 完成对串口数据的采集和发送。第8单元 在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器，在示波器上观察输出信号。指导教师： 教研室主任： 20年 11 月 22 日内 容 摘 要数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。本文设计了一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤

4、波器，阻带衰减大于50dB。实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，进行AD转换存放在内存单元中，通过DA转换后输出，观察输出方波信号，完成对串口数据的采集和发送编程。在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。关键词：DSP FIR滤波器 数字信号处理 A/D、D/A转换目 录一 概 述 1二 DSP系统构成 1三 滤波器的设计原理 13.1数字滤波器的设计原理 13.2 FIR滤波器的基本结构 1四 实验程序 24.1 FIR

5、滤波器源程序24.2 A/D转换源程序24.3 D/A转换源程序54.4 A/D、D/A转换源程序 74.5 A/D、FIR、D/A综合程序9五 实验结果 13六 心得体会 14七 参考文献 14一、概述 数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效地传输与应用。随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。它在通信、语音

6、、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。本次课程设计要求设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。同时，使用串行A/D、D/A转换芯片对实验箱产生的波形进行采集及发送。二、DSP系统构成 典型的 DSP 系统如图2.1所示。输入抗混叠滤波AD转换DSP芯片DA转换平滑滤波输出图2.1典型的DSP系统由于DSP是用来对数字

7、信号进行处理的，所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。于是先对输入模拟信号进行调整，输出的模拟信号经过A/D变换后变成DSP可以处理的数字信号，DSP根据实际需要对其进行相应的处理，如FFT、卷积等；处理得到的结果仍然是数字信号，可以直接通过相应通信接口将它传输出去，或者对它进行D/A变换将其转换为模拟采样值，最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。当然，图中的有些环节并不是必需的。如A/D转换，如果输入的是数字信号，就可以直接交给DSP进行运算。三、滤波器的设计原理3.1数字滤波器的设计原理数字滤波器的设计问题就是寻找一组系数ai和bi，使得其性能在某种意义上逼近所要求

8、的特性。如果在s平面上去逼近，就得到模拟滤波器，如果在z平面上去逼近，则得到数字滤波器。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。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，应满足常系数线性差分方程： （3.1.1） x(n)为输入序列，y(n)为输出序列，ai、bi 为滤波器系数，N为滤波器的阶数。3.2 FIR滤波器的基本结构在式3.1.1中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程： （3.2.1） 对式（3.2.1）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数： （3.2.2）由此可得到FIR滤波器的结构如图1所示。FIR滤波器

9、的单位冲击响应h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n)，则FIR滤波器具有线性相位特性。四、实验程序4.1 FIR滤波器源程序.mmregs .global start.def start,_c_int00INDEX .set 1KS .set 256 .copy firin.inc.copy firdata.inc.dataOUTPUT .space1024 FIR_DP .usectFIR_VARS,0D_FIN .usectFIR_VARS,1D_FOUT .usectFIR_VARS,1COFFT

10、AB .usectFIR_COFF,NDATABUF .usectFIR_BFR,NBOS .usectSTACK,0FhTOS .usectSTACK,1 .text .asgAR0,INDEX_P .asgAR4,DATA_P .asgAR5,COFF_P .asg AR6,INBUF_P .asgAR7,OUTBUF_P _c_int00b start nopnopstart: STM #COFFTAB,COFF_PRPT #N-1 MVPD#COFF_FIR,*COFF_P+STM#INDEX,INDEX_PSTM#DATABUF,DATA_PRPTZA,#N-1STLA,*DATA_

11、P+STM#(DATABUF+N-1),DATA_PSTM#COFFTAB,COFF_PFIR_TASK:STM#INPUT,INBUF_PSTM #OUTPUT,OUTBUF_P STM#KS-1,BRC RPTBDLOOP-1 STM#N,BK LD*INBUF_P+,AFIR_FILTER: STLA,*DATA_P+% RPTZA,N-1MAC *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,ASTHA,*OUTBUF_P+LOOP: EENDB EEND .end4.2 A/D转换源程序A/D转换程序，输入端接了实验电路产生的模拟信号（可选择方波、正弦波、三角波），调用该程序，对所选的模

12、拟信号进行采样，采样结果存在3000H开始的数据存储器中，可检查数据存储器的内容是否与采样波形的相对应。.mmregs .def _c_int00 .dataTEMP .usectTEMP, 20hTMP .set 6Ah t0_flag .usect vars,1 t0_cout .usect vars,1 AK_SPCR11 .set 0000000000100001bAK_SPCR21 .set 0000001011000001bAK_RCR11 .set 0000000001000000bAK_RCR21 .set 0000000001000000bAK_XCR11 .set 0000000001000000b AK_XCR21 .set 0000000001000000bAK_SRGR11 .set 0000000000010000bAK_SRGR21 .set 0011000000010000bAK_PCR1 .set 0000101000000000b SPSA1 .set 48hMcBSP1 .set 49hDXR11 .set 43hDXR21