有限冲击响应FIR-滤波器的设计完美版

……装……装………订…………线………有限冲击响应FIR滤波器的设计一、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，观察其滤波前后的波型变化。三、设计原理滤波器就是在时间域或频域内，对鼓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-n由此可得到系统的差分方程为：y〔n)=∑h(i)x(n-i)其激响应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．在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。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F讯滤波器的差分方程表达式为Y(n)=∑h(i)(x(n-i)+x(N-1-n-i))由上可见，FIR滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR而言，利用线性相位FIR滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR结构将乘法器数目减少一半。FIR滤波器的单位脉冲h(n)是一个有限长序列。假设h(n)为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，那么FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：FIR滤波器无反应回路，是一种无条件稳定系统。四、总体方案设计1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器步骤1〕：创立工程文件project/new/myproject保存时加后缀。2〕：在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。3〕：编译汇编链接project/build生成out文件。4〕：file/loadprogram。5〕：执行文件。五、主要参数滤波器阶数为17,a1=a15=0,a2=a14=158,a3=a13=264,a4=a12=-290，a5=a11=-1406,a6=a10=3187,a7=a9=9287,a8=12272。六、设计步骤1、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。2、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图；

3、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图。七、源程序1、汇编源文件;一个FIR滤波器源程序fir.asm .mmregs .globalstart .def start,_c_int00INDEX .set 1KS .set 256 ;模拟输入数据缓冲区大小N.set17 COFF_FIR .sect"COFF_FIR" ;FIR滤波器系数 .word0 .word158 .word264 .word-290 .word-1406 .word-951 .word3187 .word9287 .word12272 .word9287 .word3187 .word-951 .word-1406 .word-290 .word260 .word158 .word0 .dataINPUT .copy "firin.inc";模拟输入在数据存储区0x2400OUTPUT .space 1024;输出数据在数据区0x2500;FIR_DP .usect "FIR_VARS",0;D_FIN .usect "FIR_VARS",1;D_FOUT .usect "FIR_VARS",1COFFTAB .usect "FIR_COFF",NDATABUF .usect "FIR_BFR",NBOS .usect "STACK",0FhTOS .usect "STACK",1 .text .asg AR0,INDEX_P .asg AR4,DATA_P ;输入数据x(n)循环缓冲区指针 .asg AR5,COFF_P ;FIR系数表指针 .asg AR6,INBUF_P;模拟输入数据指针 .asg AR7,OUTBUF_P;FIR滤波器输出数据指针_c_int00 bstart nop nopstart:ssbxFRCT STM #COFFTAB,COFF_P RPT #N-1 ;将FIR系数从程序存储器移动 MVPD #COFF_FIR,*COFF_P+ ;到数据存储器 STM #INDEX,INDEX_P STM #DATABUF,DATA_P RPTZ A,#N-1 STL A,*DATA_P+ ;将数据循环缓冲区清零 STM #(DATABUF+N-1),DATA_P;数据缓冲区指针指向x[n-(N-1)] STM #COFFTAB,COFF_P ;FIR_TASK:STM #INPUT,INBUF_P STM #OUTPUT,OUTBUF_PSTM #KS-1,BRCRPTBD LOOP-1STM #N,BK ;FIR循环缓冲区大小LD *INBUF_P+,A ;装载输入数据FIR_FILTER: STL A,*DATA_P+% RPTZ A,N-1 MAC *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A STH A,*OUTBUF_P+LOOP:EEND B EEND .end2、链接程序fir.obj-m fir.map-o fir.outMEMORY{ PAGE0:ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=100H PAGE1:INTRAM1(RW):ORIGIN=2400H,LENGTH=0200HINTRAM2(RW):ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H INTRAM3(RW):ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H B2B(RW) :ORIGIN=0070H,LENGTH=10H}SECTIONS{ .text : {}>ROM1 PAGE0 .data:{}>INTRAM1PAGE1 FIR_COFF:{}>INTRAM2PAGE1 FIR_BFR:{}>INTRAM3PAGE1 .stack:{}>B2BPAGE1}3、执行程序0000:0080FIR.ASM:46:75$,___text__,.text,_c_int000000:0084start0000:0095FIR_TASK0000:00A0FIR_FILTER0000:00A5EEND,LOOP0000:00A7COFF_FIR,etext,___etext__八、实验结果及分析1、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图滤波前的波形输入滤波前的波形输出2、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图滤波前频谱图滤波后频谱图九、设计总结在这次DSP课程设计中，我受益匪浅！这期间学到了更多CCS软件的知识，同时也对这个软件的操作更加熟悉。用DSP实现FIR数字滤波,具有稳定性好、准确度高、灵活性好、不受环境影响等优点。在完成这个设计的过程中我遇到了好多操作问题，好屡次都想放弃，因为有了老师的