基于DSP的FIR数字滤波器设计实验汇编语言.docx

1、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（Finite Impulse Response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FI

2、R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3-2 N=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3-3 FIR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。FI

3、R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=0.00000000 b9=0.28342322b1=0.00482584 b10=0.09725365b2=0.00804504 b11=-0.02903702b3=-0.00885584 b

4、12=-0.04291741b4=-0.0429174 b13=-0.00885584b5=-0.02903702 b14=0.00804504b6=0.09725365 b15=0.00482584b7=0.28342322 b16=0.00000000B8=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*215)将系数转换为Q15的定点小数形式，为：h(0)=0 h(9)=9287h(1)=158 h(10)=3187h(2)=264 h(11)=-951h(3)=-290 h(12)=-1406h(4)=-1406 h(1

5、3)=-290h(5)=-951 h(14)=264h(6)=3187 h(15)=158h(7)=9287 h(16)=0h(8)=122722、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 .global start .def start,_c_int00 INDEX .set 1KS .set 256 ;模拟输入数据缓冲区大小N .set 17 COFF_FIR .sect COFF_FIR ;FIR滤波器系数 .word 0 .word 158 .word 264 .word -290 .word -1406 .word -951 .word

6、3187 .word 9287 .word 12272 .word 9287 .word 3187 .word -951 .word -1406 .word -290 .word 260 .word 158 .word 0 .dataINPUT .copy firin.inc ;模拟输入在数据存储区0x2400OUTPUT .space 1024 ;输出数据在数据区0x2500COFFTAB .usect FIR_COFF,NDATABUF .usect FIR_BFR,NBOS .usect STACK,0FhTOS .usect STACK,1 .text .asg AR0,INDEX_P

7、 .asg AR4,DATA_P ;输入数据x(n)循环缓冲区指针 .asg AR5,COFF_P ;FIR系数表指针 .asg AR6,INBUF_P ;模拟输入数据指针 .asg AR7,OUTBUF_P;FIR滤波器输出数据指针_c_int00 b start nop nopstart: SSBX FRCT 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 RPTZ A,#N-1 STL A,*DATA_P+

8、 ;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xn-(N-1) STM #COFFTAB,COFF_P ;FIR_TASK: STM #INPUT,INBUF_P STM #OUTPUT,OUTBUF_P STM #KS-1,BRC RPTBD LOOP-1 STM #N,BK ;FIR循环缓冲区大小 LD *INBUF_P+,A ;装载输入数据FIR_FILTER: STL A,*DATA_P+% RPTZ A,N-1 MAC *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A STH A,*OUTBUF_P+LOOP:END B EEND .

9、end3、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-m fir.map-o fir.outMEMORY PAGE 0: ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=100H PAGE 1: 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 : ROM

10、1 PAGE 0 .data : INTRAM1 PAGE 1 FIR_COFF: INTRAM2 PAGE 1 FIR_BFR : INTRAM3 PAGE 1 .stack : B2B PAGE 1 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ViewGr

11、aphTime/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3-4 Graph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Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，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ViewGraphTime/Frequency命令，按照如图3-7所示改变各选项。其中，由.cmd可知输出

12、信号的数据放在数据区0x2500开始的256个单元中。图3-7 Graph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

13、*2);H=round(b*215);将系数转换为Q15的定点小数形式则滤波器系数为：h(0)=62 h(8)=11439h(1)=188 h(9)=6202h(2)=86 h(10)=625h(3)=-764 h(11)=-1453h(4)=-1453 h(12)=-764h(5)=625 h(13)=86h(6)=6202 h(14)=188h(7)=11439 h(15)=62系数对称FIR数字滤波器汇编程序如下： .mmregs .global start .def start,_c_int00KS .set 256 ;输入样本数据个数N .set 16 ;FIR滤波器阶数COEF_F

14、IR .sect COEF_FIR ;FIR滤波器系数 .word 62 .word 188 .word 86 .word -764 .word -1453 .word 625 .word 6202 .word 11439 .dataINPUT .copy firin.inc ;输入数据在数据区0x2400OUTPUT .space 1024 ;输出数据在数据区0x2500x_new .usect DATA1,N/2x_old .usect DATA2,N/2size .set N/2 .text_c_int00 b start nop nopstart: SSBX FRCT ; 设置FRCT

15、(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 RPTBD LOOP-1 STM #size , BK ;循环缓冲区块大小BK=size LD *AR4+,A STL A,*AR2FIR_FILTER: ADD *AR2+0%,*AR3+0%,A RPTZ B, #size-1 FIRS *AR2+0%

16、,*AR3+0%,COEF_FIR STH B,*AR5+ MAR *+AR2(2)% MAR *AR3+% MVDD *AR2 , *AR3+0%LOOP:END B END .end链接命令文件如下：fir2.obj-m fir2.map-o fir2.outMEMORY PAGE 0: ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=1000H PAGE 1: 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 : ROM1 PAGE 0 COEF_FIR: ROM1 PAGE 0 .data : INTRAM1 PAGE 1 DATA1 : INTRAM2 PAGE 1 DATA2 : INTRAM3 PAGE 1 .stack : B2B PAGE 1 四、实验仪器设备.计算机.DES-320PPA教学实验系统五、思考题. 实现系数对称FIR数字滤波器