太原理工大学DSP课程设计

本科课程设计报告本科课程设计报告 课程名称 DSP 原理及应用 实验名称 FIR 滤波器的 DSP 实现 实验地点 起点机房 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 FIR 滤波器的滤波器的 DSP 实现实现 一 设计目的一 设计目的 1 了解 FIR 滤波器的原理和特性 2 熟悉设计 FIR 数字滤波器的原理和方法 3 学习 FIR 滤波器的 DSP 的实现过程 5 学习使用 CCS 软件 二 设计内容二 设计内容 1 通过 MATLAB 来设计一个低通滤波器 并对它进行模拟仿真 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 设计原理三 设计原理 数字滤波器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 应满足差分方程为 1 0 N I inxihny 对其进行 z 变换 可得到 FIR 滤波器的传递函数为 ZH 1 0 N n n znb zX zY FIR 滤波算法实际上是一种乘法累加运算 它不断输入样本 经延时 作乘法累加 再输出滤波结果 y n FIR 滤波器的结构如图 1 bN 1 bN 2 b1 b0 x n N 1 x n 1 a Z 1Z 1Z 1 X n y n 图 1 FIR 滤波器的结构图 可以看出 在数字滤波器中 FIR 滤波器有以下几个特点 1 系统的单位冲激响应 h n 在有限个 n 值处不为零 2 系统函数 H z 在 z 0 处收敛 在 z 0 处只有零点 有限 z 平面只有零 点 而全部极点都在 z 0 处 3 结构主要是非递归结构 没有输出到输入的反馈 在 DSP 芯片中 实现 z 1算法很方便 可采用循环缓冲区法 其特点如下 1 对于 N 级 FIR 滤波器 在数据存储器中开辟一个 N 单元的缓冲区 窗 用来放最新的 N 个输入样本 2 从最新样本开始取数 3 读完最后一个样本后 输入最新样本来代替最老样本 而其他数据位置不 变 4 用片内循环缓冲区长度寄存器对缓冲区进行间接寻址 是循环缓冲区地址 首位相邻 使用 CCS 开发应用程序的一般步骤 1 打开或创建一个工程项目文件 2 编辑各类文件 3 对工程项目进行编译 4 对结果和数据进行分析和算法评估利用 CCS 集成开发软件 用户可以在一个 开发环境下完成工程项目创建 程序编辑 编译 链接 调试和数据分析等工 作环节 四 设计方案四 设计方案 1 利用 MATLAB 来确定 FIR 滤波器的参数 具体方法为 利用 fir2 函数产生滤波系数 b fir2 n 1 f m 参数 n 为滤波器的阶 数 f 为频率参数 m 表示低通 2 启动 CCS 在 CCS 中建立一个 C 源文件和一个命令文件 并将这两个文 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 得到滤波前后的波形变化图 4 设置频域观察窗口 得到滤波前后的频谱变化图 4 设计参数 设计一个低通滤波器 其设计参数为 滤波器阶数 40 截止频率 wp 0 4 ws 0 45 五 设计程序五 设计程序 1 MATLAB 程序 2 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 256 int data in bufer L int out bufer L int firout int x coff 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 x 0 data in k 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 六 结果分析六 结果分析 1 滤波前 图 2 输入时域波形 图 3 输入频域波形 2 滤波后 图 4 输出时域波形 图 5 输出频域波形 由以上内容可以看出 时域图中 滤波前波形有很多毛刺 滤 波后 是平滑的等幅正弦波 而且滤波后最大振幅有所减小 频域 图中 滤波前有两个带尖峰的图像 滤波后只有一个带