IIR算法的软硬件实现.docx

1、IIR算法的软硬件实现DSP原理及应用实验报告专业：通信工程姓名：学号：指导教师：IIR算法的软硬件实现摘要本实验学习了DSP的几种算法及硬件的应用，具体工作包括：对IIR数字滤波器的基本理论进行分析和探讨。应用DSP集成开发环境调试程序，用TMS320F2812来实现IIR数字滤波。通过硬件液晶显示模块验证试验结果，并对相关问题进行分析。引言随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。这些优势决定数字滤波器的应用越来越广泛。数字滤波器是数字信号

2、处理中最重要的组成部分之一，被广泛应用于语音图像处理、数字通信、谱分析、模式识别、自动控制等领域。实验目的1掌握设计IIR数字滤波器的原理和方法2熟悉IIR数字滤波器特征3了解IIR数字滤波器的设计方法实验设备Pc兼容机一台，操作系统为windows2000，安装code composer studio 2.0软件。实验原理1 无限冲激响应数字滤波器的基础理论。2 模拟滤波器原理（巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器）。3 数字滤波器系数的确定方法。4 根据要求设计低通IIR滤波器要求：低通巴特沃斯滤波器在其通带边缘1kHz处的增益为-3dB，12kHz处的阻带衰减为30d

3、B，采样频率25kHz。设计：-确定待求通带边缘频率fp1Hz、待求阻带边缘频率fs1Hz和待求阻带衰减-20logsdB。模拟边缘频率为：fp1=1000Hz，fs1=12000Hz 阻带边缘衰减为：-20logs=30dB-用=2f/fs把由Hz表示的待求边缘频率转换成弧度表示的数字频率，得到p1和s1。p1=2fp1/fs=21000/25000=0.08弧度s1=2fs1/fs=212000/25000=0.96弧度-计算预扭曲模拟频率以避免双线性变换带来的失真。由w=2fs tan(/2)求得wp1和ws1，单位为弧度/秒。wp1=2fs tan(p1/2)=6316.5弧度/秒ws

4、1=2fs tan(s1/2)=794727.2弧度/秒-由已给定的阻带衰减-20logs确定阻带边缘增益s。因为-20logs=30，所以logs=-30/20，s=0.03162-计算所需滤波器的阶数：因此，一阶巴特沃斯滤波器就足以满足要求。-一阶模拟巴特沃斯滤波器的传输函数为：H(s)=wp1/(s+wp1)=6316.5/(s+6316.5)由双线性变换定义s=2fs(z-1)/(z+1)得到数字滤波器的传输函数为：因此，差分方程为：yn=0.3307yn-1+0.3346xn+0.3346xn-1硬件框图软件流程图调试过程与步骤：IIR算法的软件实现实验步奏1实验准备-设置软件仿真模

5、式。-启动CCS2打开工程，浏览程序，工程目录为D:dspt6iiriir.pjt3编译并下载程序4打开观察窗口：*选择菜单View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： *选择菜单View-Graph-Time/Frequency，进行如下设置： 5清除显示：在以上打开的窗口中单击鼠标右键，选择弹出式菜单中“Clear Display”功能。6设置断点：在程序iir.c中有注释“/* 请在此句上设置软件断点 */”的语句上置软件断点。7.运行并观察结果选择“Debug”菜单的“RUN”项，或按F5键运行程序。观察“IIR”窗口中时域图形；观察滤波效果。实验结果输入波形为一

6、个低频率的正弦波与一个高频的余弦波叠加而成。如图：通过观察频域和时域图，得知：输入波形中的低频波形通过了滤波器，而高频部分则被衰减。附IIR算法相对应C语言编程及汇编程序/*= =*/#include DSP281x_Device.h / DSP281x Headerfile Include File#include DSP281x_Examples.h / DSP281x Examples Include File#include f2812a.h#includemath.h#define IIRNUMBER 2#define SIGNAL1F 1000#define SIGNAL2F 45

7、00#define SAMPLEF 10000#define PI 3.1415926float InputWave();float IIR();float fBnIIRNUMBER= 0.0,0.7757 ;float fAnIIRNUMBER= 0.1122,0.1122 ;float fXnIIRNUMBER= 0.0 ;float fYnIIRNUMBER= 0.0 ;float fInput,fOutput;float fSignal1,fSignal2;float fStepSignal1,fStepSignal2;float f2PI;int i;float fIn256,fOu

8、t256;int nIn,nOut;main(void) nIn=0; nOut=0; f2PI=2*PI; fSignal1=0.0; fSignal2=PI*0.1;/ fStepSignal1=2*PI/30;/ fStepSignal2=2*PI*1.4; fStepSignal1=2*PI/50; fStepSignal2=2*PI/2.5; while ( 1 ) fInput=InputWave(); fInnIn=fInput; nIn+; nIn%=256; fOutput=IIR(); fOutnOut=fOutput; nOut+; if ( nOut=256 ) nOu

9、t=0; /* 请在此句上设置软件断点 */ float InputWave() for ( i=IIRNUMBER-1;i0;i- ) fXni=fXni-1; fYni=fYni-1; fXn0=sin(fSignal1)+cos(fSignal2)/6.0; fYn0=0.0; fSignal1+=fStepSignal1; if ( fSignal1=f2PI ) fSignal1-=f2PI; fSignal2+=fStepSignal2; if ( fSignal2=f2PI ) fSignal2-=f2PI; return(fXn0);float IIR() float fSum

10、; fSum=0.0; for ( i=0;iIIRNUMBER;i+ ) fSum+=(fXni*fAni); fSum+=(fYni*fBni); return(fSum);/*=*/IIR: ADDB SP,#4 MOVB AH,#0 MOVB AL,#0 MOVL *-SP4,ACC MOVW DP,#0xFE00 MOV 0,#0 MOV AL,0 CMPB AL,#2 SB L7,GEQ L6: SETC SXM MOVL XAR4,#0x3F8016 MOV ACC,0 1 ADDL XAR4,ACC MOVL ACC,*+XAR40 MOVL *-SP2,ACC MOVL XA

11、R4,#0x3F8012 MOV ACC,0 1 ADDL XAR4,ACC MOVL ACC,*+XAR40 LCR FS$MPY MOVL *-SP2,ACC MOVL ACC,*-SP4 LCR FS$ADD MOVL *-SP4,ACC SETC SXM MOVW DP,#0xFE00 MOV ACC,0 1 MOVL XAR4,#0x3F801E ADDL XAR4,ACC MOVL ACC,*+XAR40 MOVL XAR4,#0x3F801A MOVL *-SP2,ACC MOV ACC,0 Reset CPU。4打开工程文件工程目录： D:dspt7mixerfirmixerf

12、ir.pjt5编译、下载程序，选择菜单Debug-Go Main，使程序运行到main函数入口位置。6观察窗口-打开源程序IIR.c，查看源代码。 7运行程序观察结果按CTR控制板的K6键，实现滤波显示，K7键实现混频显示，按K8实现键A、B两信号源分屏显示。8观察动态效果，调节信号源输出，观察滤波器输出改变信号源输入的波形、频率参数，观察动态效果。9退出CCS实验结果按CTR控制板的K6键，实现滤波显示，K7键实现混频显示，按K8实现键A、B两信号源分屏显示。本实验是低通滤波，按K6键后将信号源B的波形滤掉结果分析通过无限冲激响应滤波器（IIR）算法的硬件实现与软件实现IIR算法相对比，所设

13、计的IIR滤波器收到较好的效果，完成了设计要求。心得体会DPS这门课汇聚了多门课的精髓所在，把很多课程的理论上升到了实验的程度，在老师及助教的指导下，我们完成了本学期需求的八个dsp实验，在实验中我们逐步深入了解了这门课的真正意义，同时也让我们把多门学科融会贯通，形成了完整的理论体系。通过这次实验对TMS320F2812x DSP软件仿真及调试有了初步的了解与认识因为做实验的时候都是按照实验指导书按部就班的与真正的理解和掌握还是有些距离的。但是这也为我们日后运用这些知识打下了基础我觉得实验中遇到的问题不要急于问老师或者同学先自己想办法分析原因想办法解决这样对自身的提高更多吧。通过做实验把学习的知识利用起来也对这门课程更加有兴趣了。在这几次的实验过程中，团队协作的精神得以充分的体现。当遇到困难的时候，同学与同学之间，同学与指导老师之间有了很好的交流和沟通，这也是实验能够认真完成的一重要因素。