dsp滤波要点.doc

数字信号处理综合设计性实验报告学 院：电 子 信 息 工 程 学 院班 级：自动化0706班 电子0701班指导教师：高海林学 生：张越 07213056 陈冠宇 07214004 北京交通大学电工电子教学基地2010年1月20日利用DSP实现信号滤波一：实验目的实现离散信号滤波是DSP的基本功能，本实验中我们尝试实现分别了设计FIR和IIR滤波器实现低通，高通，带通，带阻四种滤波器对正弦离散信号进行滤波。（1） 学会编写滤波程序和输入信号程序。（2） 熟悉CCS集成开发环境，熟悉DSK板的使用。（3） 通过实验比较FIR和IIR在设计上和滤波效果上的区别。二：FIR滤波器的设计例：设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000HZ、2500HZ与4000HZ的合成信号，通过设计FIR滤波器分别实现低通，高通，带通，带阻的滤波功能。一：实验原理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：x(n): 输入序列，y(n): 输出序列，ai、bi : 滤波器系数， N: 滤波器的阶数。在式上式中，若所有的ai 均为0，则得FIR 滤波器的差分方程：对上式进行z 变换，可得FIR 滤波器的传递函数：FIR 滤波器的结构FIR 滤波器的单位冲激响应h(n)为有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，则FIR 滤波器具有线性相位特性。在数字滤波器中，FIR 滤波器具有如下几个主要特点： FIR 滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统； FIR 滤波器可以设计成具有线性相位特性。本实验程序设计的就是一种偶对称的线性相位滤波器。程序算法实现采用循环缓冲区法。二：算法原理： 在数据存储器中开辟一个N个单元的缓冲区(滑窗)，用来存放最新的N个输入样本； 从最新样本开始取数； 读完最老样本后，输入最新样本来代替最老样本，而其他数据位置不变； 用BK 寄存器对缓冲区进行间接寻址，使缓冲区地址首尾相邻。三：实验程序设计步骤1. FIR滤波器设计利用MATLAB中的FDA工具导出正确的参数。2.产生滤波器输入信号文件以下是一个产生输入信号的C语言程序，信号是频率为1000Hz、2500Hz和4000Hz的正弦波合成的波形：#include #include void main()int i;double f256;FILE *fp;if(fp=fopen(in.inc,wt)=NULL)printf(cant open file! n);return;for(i=0;iROM1 PAGE 0.data : INTRAM1 PAGE 1COEF_FIR: INTRAM2 PAGE 1FIR_BFR : INTRAM3 PAGE 1STACK : B2B PAGE 1三：IIR滤波器的设计例：设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000HZ与2500HZ与4000HZ的合成信号，通过设计IIR滤波器实现低通和高通功能。实验原理数字滤波器的输入xk和输出yk之间的关系可以用如下常系数线性差分方程及其z 变换描述：系统的转移函数为：设N=M，则传输函数变为：转换成极零点表示为：式中， j z 表示零点， j p 表示极点，它具有N 个零点和N 个极点,如果任何极点在Z 平面单位圆外，则系统不稳定。如果系数bj 全部为0，滤波器成为非递归的FIR 滤波器，这时系统没有极点，因此FIR 滤波器总是稳定的。对于IIR 滤波器，有系数量化敏感的缺点。由于系统对序列施加的算法，是由加法、延时和常系数乘三种基本运算的组合，所以可以用不同结构的数字滤波器来实现而不影响系统总的传输函数。四阶直接型IIR 滤波器的结构实验程序设计步骤1.IIR滤波器的设计以及参数提取通过MATLAB中的FDA工具导出正确的滤波器参数，需要注意的一点是：设计IIR滤波器时，会出现一个或一个以上的系数大于等于1的情况，为了用Q15定点小数格式表示系数，可以用大数去除所有系数。为避免在累加过程中出现大于等于一的情况，将系数进一步缩小，为此，在MATLAB中加入二：产生滤波器输入信号的程序程序如下：以下是一个产生输入信号的C语言程序，信号是频率为1000Hz、2500Hz和4000Hz的正弦波合成的波形：#include #include void main()int i;double f256;FILE *fp;if(fp=fopen(in.inc,wt)=NULL)printf(cant open file! n);return;for(i=0;iROM PAGE 0.data :DARAM PAGE 1BN :DARAM PAGE 1AN :DARAM PAGE 1INBUF :RAM1 PAGE 1OUTPUT :RAM2 PAGE 1四：实验感想陈冠宇：在还没有上这门课的时候就听说过DSP实验比一般的实验要复杂，因为它需要自己动手去编写繁杂的程序。在这个学期最后几周的上课过程中，一直努力跟上老师的节奏，老师上课讲的基本掌握了，但是让选题的时候，发现很多题目的部分内容是没讲过的，需要自己去自学去研究，我想，这也是这门课的特点吧，交给我们一个基础，让我们自己去发挥。开题报告交的比较早，选题的时候也只是马马虎虎知道个大概，具体怎么操作怎么设计也没有一个清晰的思路。等到考完试，静下心来做DSP实验的时候，知道了选题的难度。其实我们这个滤波器的题目还算比较容易做的，因为老师上课有讲到过类似的，但是我们这个实验的主要难点在于IIR滤波器的设计上，因为FIR滤波器的设计直接提取参数就ok了，而IIR滤波器由于有一个反馈，所以程序上有些不同，主要是要用MAC分别计算正向和反向，然后相加得到最后的输出。体现在程序里就是RPT #N-1 MAC *XN_P+,*BCOFF_P+,A MAC *XN_P,*BCOFF_P,A MAR *XN_P-0 ;将AR2指针指向x(n-N) RPT #N-1 ;计算反馈通道 MAC *YN_P+,*ACOFF_P+,A其他的还有程序调试的繁杂，这点我相信每个小组的成员都很头疼，来回的调试和不明白原因看似没有道理的错误折腾了我们很长时间，不过随着最后一点一点调试，结果还算满意。张越：上DSP实验课之前没有想到这个课程会这么难，以为也向理论课一样编一点MATLAB程序，第一次接触DSP的实验程序，大部分都看不懂，一时茫然无措。上课时我很认真的听讲，总算勉强有了点大概的理解，我发现上课不记笔记，不课后复习很难记住每个细节，幸亏我记了了笔记，做实验时才比较从容。选题报告交的比较早，但是我们选了滤波器，因为老师课上讲了很大一部分，还有我们对滤波器了解的还可以。 考完试做实验时才发现滤波器并不简单，因为程序要求DMA中断方式传输数据，我们对DMA中断不太理解，在编写调试FIR滤波器时很不顺利，实验效果不好