DSP课程设计报告FIR滤波器的设计

1、本科课程设计报告课程名称：DSP原理及应用设计工程：FIR滤波器的设计实验地点：多学科楼机房专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2021年1月8日一、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,对它进行模才仿真确定FIR滤波器系数；2、用DSP汇编语言进行编程,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：FIR数字滤波

2、器是一种非递归系统,其传递函数为：H(z)=Y(z)/X(z)=12b(n)z-n由此可得到系统的差分方程为：y(n)=Eh(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

3、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,与设计要求进行比拟,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.matlab用firl函数设计FIR滤波器：firl函数用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR滤波器,可实现加窗线性相位FIR数字滤波器的设计.具体语法如下：b=fir1(n,Wn)b=fir1(n,Wn'ftype')b=fir1(n,WnWindow)b=fir1(n,Wn'ftype',Window)其中n为滤波器的阶数；Wn为滤波器的截止频率

4、；ftype为用来决定滤波器的类型,当ftype=high时,可设计高通滤波器；当ftype=stop时,可设计带阻滤波器.Window为用来指定滤波器采用的窗函数类型,Window参数可采用的窗口函数有：Boxcar,Hanning,Bartlett,Blackman,Kasier和chebwin等,其默认时为Hamming窗,从而得到滤波器的系数.matlab用fir2函数设计FIR滤波器:fir2函数用来设计有任意频率响应的各种加窗FIR滤波器.具体语法如下:b=fir2(n,f,mb=fir2(n,f,mWindowb=fir2(n,f,mnpt)b=fir2(n,f,mnpt,Win

5、dowb=fir2(n,f,mnpt,lap)b=fir2(n,f,mnptt,lap,Window其中n为滤波器的阶数；f为频率点矢量；m为幅度点矢量；Window用来指定所使用的窗函数类型,默认值为汉明(Hamming)窗；npt用来指定fir2函数对频率响应进行内插的点数；lap用来指定fir2函数在重复频率点附近插入的区域大小,从而得到滤波器的系数.四、主要参数：滤波器阶数n为40,截止频率为Wp=0.35R,Ws=0.4口.五、总体方案设计：1、由给定的设计参数确定滤波器的系数：根据给定的设计参数,滤波器系数可由MATLAB中的fir2函数产生,函数调用格式为：f=00.350.41

6、;m=1100;b=fir2(39,f,m)求得的系数为：b=Columns1through6-0.00070.0030.00140.0010-0.0016-0.0038Columns7through12-0.00080.00640.0081-0.0030-0.0169-0.0118Columns13through180.01620.03530.0083-0.0515-0.06890.0247Columns19through240.20510.35230.35230.20510.0247-0.0689Columns25through30-0.05150.00830.03530.0162-0.0

7、118-0.0169Columns31through36-0.00300.00810.0064-0.0008-0.0038-0.0016Columns37through400.00100.00140.0003-0.00072、用CCS进行汇编编程,实现FIR滤波器滤波.六、源程序：.ASM".title"FIF.mmregs.bssy,1K_FIR_BFFR.set40PA0.set0PA1.set1FIR_COFF.usect"FIR_COFF",40;定义数据存储空间D_DATA_BUFFER.usect"FIR_BFR,40;定义数据存储

8、空间.dataCOFF_FIR_START:.word-7*32768/10000,3*32768/10000;b0,b1.word14*32768/10000,10*32768/10000;b2,b3.word-16*32768/10000,-38*32768/10000;b4,b5.word-8*32768/10000,64*32768/10000;b6,b7.word81*32768/10000,-30*32768/10000;b8,b9.word-169*32768/10000,-118*32768/10000;b10,b11.word162*32768/10000,353*32768

9、/10000;b12,b13.word83*32768/10000,-515*32768/10000;b14,b15.word-689*32768/10000,247*32768/10000;b16,b17.word2051*32768/10000,3523*32768/10000;b18,b19.word3523*32768/10000,2051*32768/10000;b20,b21.word247*32768/10000,-689*32768/10000;b22,b23.word-515*32768/10000,83*32768/10000;b24,b25.word353*32768/1

10、0000,162*32768/10000;b26,b27.word-118*32768/10000,-169*32768/10000;b28,b29.word-30*32768/10000,81*32768/10000;b30,b31.word64*32768/10000,-8*32768/10000;b32,b33.word-38*32768/10000,-16*32768/10000;b34,b35.word10*32768/10000,14*32768/10000;b36,b37.word3*32768/10000,-7*32768/10000;b38,b39.text.def.defF

11、IR_INITFIR_TASKFIR_INIT:SSBXFRCT；设置小数乘法FIR_TASK:STMRPTMVPDSTMRPTZSTLSTMSTMSTMLDPORTRSTMRPTZMACSTHPORTWBDPORTR.end#FIR_COFF,AR5;AR1指向b0单元#K_FIR_BFFR-1;设置传输次数#COFF_FIR_START,*AR5+;系数bi传输至数据区# D_DATA_BUFFER,AR4;D_DATA_BUFFER缓冲区清0A,#K_FIR_BFFR-1A,*AR4+#(D_DATA_BUFFER+K_FIR_BFFR-1),AR4#(FIR_COFF+K_FIR_BF

12、FR-1),AR5# -1,AR0;设置双操作数减量#D_DATA_BUFFER,DP;设置页指针PA1,D_DATA_BUFFER输入x(n)#K_FIR_BFFR,BKA,#K_FIR_BFFR-1;重复操作# AR4+0%,*AR5+0%,A双操作数乘法-累加A,y;暂存y(n)y,PA0输出y(n)FIR_TASK;循环PA1,*AR4+0%;输入最新样本,并修正AR3命令程序vectors.objfir.obj- ofir.obj- mfir.map- efir_initMEMORY(PAGE0:EPROM:org=0E000Hlen=1000HVECS:org=0FF80Hlen=

13、0080HPAGE1:SPRAM:org=0060Hlen=0020HDARAM:org=0080Hlen=1380H)SECTIONS(.text>EPROMPAGE0.vectors>VECSPAGE0.data>EPRAMPAGE1.bss>SPRAMPAGE1FIR_BFRalign(128)>DARAMPAGE1FIR_COFFalign(128)>DARAMPAGE1七、实验结果及分析:(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GraphicaJLDisplajr2.1e+4-1£e+4：1m+4；69122304-2304'6912-1e+4：*2.1e+4j0,|D|x|(2)频域波形|FFTHag(0.246094,4S076.2)BGraphiciftlDisplay八、设计总结：经过了两天的课程设计,从查阅资料直到设计完成,这之