DSP课程设计 (2).doc

DSP硬件电路设计基础课程设计有限冲击响应FIR滤波器的设计姓 名： 学 号：班 级： 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的实现原理；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、设计内容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汇编语言及C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，观察滤波前后波形的变化。三、设计原理：滤波器就是在时间域或频域内，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由此可得到系统的差分方程为：y(n)=h(i)x(n-i)其冲击响应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。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FIR滤波器的差分方程表达式为：y(n)=h(i)x(n-i)+x(N-1-n-i)应用MATLAB设计FIR滤波器的主要任务就是根据给定的性能指标设计一个H（z）,使其逼近这一指标，进而计算并确定滤波器的系数b(n),再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出，与设计要求进行比较，对设计的滤波器进行优化，设计完成之后将得到FIR滤波器的单位冲击响应序列h(n)的各个参数值。四、 MATLAB设计FIR滤波器的方法:FIR滤波器最大的优点就是在满足幅频特性的同时，还可以获得严格的线性相位特性，这使得它在语音处理、图像处理等要求高保真的数字信号处理中显得十分重要。设计FIR滤波器主要有窗函数法、最优化设计法及约束最小二乘法等设计方法。用MATLAB设计FIR数字滤波器方法很多，最常用的有窗函数法、最优化设计法等。1. 窗函数设计方法窗函数设计方法一般是基于直接程序设计法来设计标准频率响应的，可实现加窗线性FIR数字滤波器的设计fir1是用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR滤波器函数，可实现加窗线性FIR的设计，使用fir1函数可设计标准的低通、高通、带通和带阻四种滤波器；fir2是用来设计有任意频率响应的各种加窗线性FIR滤波器函数。利用fir1 和fir2两种函数可以设计有任意频率响应的各种加窗线性FIR滤波器函数。滤波器系数包含在返回b中，可表示为b(z)=b(1)+b(2) z(-1)+b(3) z(-2)+b(4) z(-3)+b（n+1）z(-n)fir1函数的使用格式:b= fir1(n,Wn，Window)，参数Window用来指定窗函数的类型，默认值为hamming窗。2.最优化设计法Remez函数可采用Parks-McClellan算法设计线性相位FIR滤波器，Parks-McClellan算法使用Remez交换算法和Chebyshev逼近理论来设计最优拟合滤波器，这种滤波器使期望频率响应与实际频率响应之间的最大误差最小，使其频率响应呈现出等波形特性，因此有时也称为等波纹滤波器。由于这种滤波器具有等波纹特性，因此在其冲击响应的头部和尾部会表现出不连续性。remez函数的使用格式主要为：b=remez(n,f,a),可得到一个n阶FIR数字滤波器，其幅频特性由f和a指定。f是频带边缘频率矢量，且f【0，1】，当f=1时相当于fn。矢量f按升序排列，且第一个元素必须为0，最后一个必须为1。f和a的长度必须相等,而且为偶数。五、设计步骤:1. 利用MATLAB来确定FIR滤波器的参数；2. 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；3. 设置波形时域观察窗口，得到滤波前后频谱变化图；4. 设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图。六、设计的源程序本设计采用TMS320C5502芯片。设计的程序如下：（1）. C源文件#include s.h#include math.h#define signal_1_f 200#define signal_2_f 620#define signal_sample_f 2000#define pi 3.1415926#define coff_L 23#define bufer_L 256int data_inbufer_L;int outbufer_L ;int firout;int xcoff_L+1;int k=0;int bufer=bufer_L;extern int fir(int *,int);extern int init(int *,int);extern int outdata(int *,int,int);void inputwave();void main()inputwave();init(x,BL);while(1)x0=data_ink;firout=fir(x,BL);outdata(out,firout,bufer);k+;if(k=bufer_L)k=0; void inputwave()float wt1;float wt2;int i;for(i=0;iROM PAGE 0 .data ROM PAGE 0 .bss RAM PAGE 0 .const RAM PAGE 0 .sysmem RAM PAGE 0 .stack RAM PAGE 0 .sysstack RAM PAGE 0 .switch RAM PAGE 0 .cinit RAM PAGE 0 .pinit RAM PAGE 0 .vectors VECS PAGE 0 .ioport IOPORT PAGE 2 （4）.h文件int BL=23;intB23=-417,342,1961,1692,-762,-1003,1676,1115,-3200,-1159,10335,17562,10335,-1159,-3200,1115,1676,-1003,-762,1692,1961,342,-417;七、仿真结果（1） 输入的时域波形（2）输入的频域波形滤波后的输出波形：（1）时域波形（2）频域波形 八、设计