实验FIR数字滤波器DSP编程实现

1、实验4: FIR数字滤波器的DSP编程实现一、实验目的：了解一个FIR数字滤波器DSP程序的设计、编写和建立的过程。学习使用simulator调试滤波器程序的方法。了解使用simulator进行程序调试,如何输入测试信号，观察输出结果。二、实验原理：0,1,2 N 1)，输入信号为x(n)，则FIR滤波器的结构和数据存储方式对于一个FIR滤波器，假定其冲激响应为bi (i有以下差分方程N 1y(n) bi x( n i)i 0其对应的滤波器传递函数为:N 1H (z)bizi 08-6-1)。可以用横截型(又称直接型或卷积型)FIR数字滤波器的结构图表示(图y(n)N 1)图8-6-1横截型F

2、IR滤波器的结构图由上面的公式和结构图可知 ,FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断地从输入端读入样本值x(n),经延时(z1),做乘法累加，再输出滤波结果 y(n)。在实际编程中,z 1的实现方法有两种：线性缓冲区法 和循环缓冲区法。 本实验采用了循环缓冲区法。循环缓冲区法的主要特点是 ：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，其它数据则不需要移动。 编写程序时利用片内 BK (循环缓冲区长度)寄存器对滑窗进行间接寻址，因而循环缓冲区地址是首尾相邻的。如图8-6-2

3、所示，图中假定N=6。数据存储器数据存储器数据存储器循环缓冲区顶部x(n)ARxx(n)x(n)x(n-1)x(n-1)x(n-1)x(n-2)x(n-2)x(n-2)x(n-3)x(n-3)x(n-3)x(n-4)x(n-4)x(n+2)ARx循环缓冲区底部x(n-5)x(n+1)ARxx(n+1)图8-6-2利用循环缓冲区法实现z 15假定第一次执行完 y(n) bix(n i)后，间接寻址的辅助寄存器ARx指向x(n-5)。i 0然后，从I/O 口输入数据x(n+1)，将原来存放x(n-5)的数据存储器单元改写为x(n+1)。5同样，当进行完第二次乘法累加运算y(n 1) bix(n 1

4、 i)后，ARx最后指向i 0x(n-4)。这时，再从I/O 口输入数据x(n+2)，将原来存放x(n-4)的数据存储器单元改写为x( n+2)。利用循环缓冲区法的主要优点是：不需要移动数据，可将循环缓冲区定位在数据存 储器的任何位置(而线性缓冲区则要求必须定位在DARAM中)。本实验是一个使用 CCS的simulator进行滤波器基本程序调试的实验，其输入信号x(n)用.inc文件输入。以下灰色字体内容可以不看。FIR数字滤波器的设计FIR数字滤波器的设计可以采用C、Fortron等高级语言来实现，其编程较为复杂。我们采用MATLAB中信号处理工具箱的有关指令，可以很方便地求出FIR滤波器系

5、数。边界频率为2000Hz，阻带衰减大于 40dB ;采样频率为8000Hz。FIR 滤波器的设计可以用 MATLAB 窗函数法进行， 例如选择 Hamming 窗，其程序为： b=fir1（16,1500/8000*2）;FIR数字滤波器系数b为：b0=b1=b2=b3=b4=b5=b6=b7=b8=b9=b10=b11=b12=b13=b14=b15=b16= 将上述系数存盘，建立一个数据文件（如）。 建立 DSP 汇编程序的 FIR 滤波器系数文件上述系数必须转换成Q15格式，并放置在 DSP汇编程序的.inc文件中，进行FIR滤波器的汇编程序的汇编、链接时，inc文件将被自动地加入到工

6、程中去。从 MA TLAB 中产生的文件，通过执行转换命令，将自动变换为滤波器系数文件。转 换命令为（在 MATLAB 下）：！firdat 将产生文件。其内容如下：N .set 17COFF_FIR: .sect COFF_FIR .word0.word158.word263.word-290.word-1406.word-951.word3186.word9287.word12272.word9287.word3186.word-951.word-1406.word-290.word263.word158 产生滤波器输入信号的文件在使用CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时， 需

7、要输入时间信号 x(n)。以下是 一个产生输入信号的 C 语言程序，这个信号是频率为 1000Hz 和 2500Hz 的正弦波合成的 波形。文件名为。#include #include void main()int i;double f256;FILE *fp;if(fp=fopen(,wt)=NULL)printf(cant open file! n);return;fprintf(fp,INPUT:.sect %cINPUT %c n,);for(i=0;iROM1PAGE 0.data: INTRAM1PAGE 1FIR_COFF:INTRAM2PAGE 1FIR_BFR : INTRA

8、M3 PAGE 1FIR_VARS: INTRAM4PAGE 1.stack :B2BPAGE 1二、实验任务：在CCS上建立fir工程，并运行程序。建立fir工程，对汇编程序进行汇编、 链接， 如有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功 后，运行程序。【即File然后load program 然 后运行程序】下载程序图8-6-3 Graph选项窗口观察输入信号的波形及频谱单击ViewtGraphsTime/Frequency，按图8-6-3改变各选项。其中，由 .cmd可知输 入信号的数据放在程序区 0x00a2开始的地址中。其波形为频率为1000Hz和2500Hz正弦 信号的合成信号。将图8-6-3 “Display Type ”项改为“ FFT Magnitude ”，则将显示输入信号的频谱图。 观察输出信号的波形及频谱利用Debug菜单下的命令 Run运行程序后 仍选择 View t Graph tTime/Frequen