FIR滤波器的DSP实现

FIR滤波器的DSP实现

FIR滤波器的DSP实现1线性缓冲区法2循环缓冲区法3系数对称FIR滤波器的DSP实现返回首页数字滤波是DSP的最基本应用，利用MAC（乘、累加）指令和循环寻址可以方便地完成滤波运算。两种常用的数字滤波器：FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器的DSP实现。设FIR滤波器的系数为h(0)，h(1)，...，h(N-1)，X(n)表示滤波器在n时刻的输入，则n时刻的输出为：

（7-1）其对应的滤波器传递函数为：如图7-10所示为横截型（又称直接型或卷积型）FIR数字滤波器的结构图。图7-10横截型FIR数字滤波器的结构图（7-2）线性缓冲区法又称延迟线法。其方法是：对于n=N的FIR滤波器，在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区，存放最新的N个样本；滤波时从最老的样本开始，每读一个样本后，将此样本向下移位；读完最后一个样本后，输入最新样本至缓冲区的顶部。以上过程，可以用N=6的线性缓冲区示意图来说明，如图7-11所示

1线性缓冲区法图7-11N=6的线性缓冲区示意图返回本节2循环缓冲区法图7-12说明了使用循环寻址实现FIR滤波器的方法。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，其他数据则不需要移动。图7-12FIR滤波器循环缓冲区存储器图【例7-12】用循环缓冲区和双操作数寻址方法编写实现FIR滤波的程序。1．FIR滤波器设计设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为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。2．产生滤波器输入信号的文件按照通常的程序调试方法，先用Simulator逐步调试各子程序模块，再用硬件仿真器在实际系统中与硬件仪器联调。使用CCS的Simulator进行滤波器特性测试时，需要输入时间信号x(n)。本例设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000Hz和2500Hz的合成信号，通过设计的低通滤波器将2500Hz信号滤掉，余下1000Hz信号。3．编写FIR数字滤波器的汇编源程序FIR数字滤波器汇编程序fir.asm如下：************一个FIR滤波器源程序fir.asm*****************.mmregs.globalstart.def start,_c_int00INDEX .set 1KS .set256 ;输入样本数据个数COEF_FIR .sect"COEF_FIR" ;FIR滤波器系数N .set17 ;FIR滤波器阶数.word0,158,264,-290,-1406,-951,3187,9287,12272.word9287,3187,-951,-1406,-290,264,158,0.dataINPUT .copy"firin.inc" ;输入数据在数据区0x2400OUTPUT .space 1024 ;输出数据在数据区0x2500COEFTAB .usect "FIR_COEF",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,COEF_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_int00bstartnopnopstart: SSBx FRCT ;小数乘法编程时，设置FRCT(小数方式)位MVPD #COEF_FIR,*COEF_P+STM #INDEX,INDEX_P STM #DATABUF,DATA_P ;数据循环缓冲区清零RPTZ A,#N-1STL A,*DATA_P+ STM #(DATABUF+N-1),DATA_P;数据循环缓冲区指针指向x[n-(N-1)]STM #COEFTAB,COEF_P STM #COEFTAB,COEF_P ;将FIR系数从程序存储器移到数据存储器RPT #N-1FIR_TASK:STM #INPUT,INBUF_PSTM #OUTPUT,OUTBUF_P

STM #KS-1,BRC RPTBD LOOP-1STM #N,BK ;FIR循环缓冲区大小LD *INBUF_P+,A ;装载输入数据FIR_FILTER: ;FIR滤波运算STL A,*DATA_P+% ;用最新的样本值替代最旧的样本值RPTZ A,N-1MAC *DATA_P+0%,*COEF_P+0%,A STH A,*OUTBUF_P+LOOP:EEND B EEND.end4．编写FIR滤波器链接命令文件对应以上汇编程序的链接命令文件fir.cmd如下：fir.obj-m fir.map-o fir.outMEMORY{PAGE0: ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=100HPAGE1: INTRAM1(RW):ORIGIN=2400H,LENGTH=0200HINTRAM2(RW):ORIGIN=2600H,LENGTH=0100HINTRAM3(RW):ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H B2B(RW) :ORIGIN=0070H,LENGTH=10H}SECTIONS{.text : {}>ROM1 PAGE0 .data: {}>INTRAM1PAGE1FIR_COEF:{}>INTRAM2PAGE1FIR_BFR:{}>INTRAM3PAGE1.stack: {}>B2B PAGE1}5．CCS集成开发环境下上机操作过程（1）在CCS上建立fir工程并运行fir.out程序。

（2）观察输入信号的波形及频谱（如图7-13~7-15所示）。（3）观察输出信号的波形及频谱（如图7-16、7-17所示）。图7-13Graph属性设置窗口图7-14输入信号的时域波形图7-15输入信号的频谱图图7-16滤波器输出信号时域波形图7-17滤波器输出信号频谱图返回本节3系数对称FIR滤波器的DSP实现1．在数据存储器中开辟两个循环缓冲区：New循环缓冲区中存放N/2=4个新数据（设N=8）；Old循环缓冲区中存放4个老数据。循环缓冲区的长度为N/2。缓冲区指针AR2指向New缓冲区中最新的数据；AR3指向Old缓冲区中最老的数据，并在程序存储器中设置系数表，如图7-18所示。2.(AR2)+(AR3)→AH（累加器A的高位）(AR2)-1→AR2，(AR3)-1→AR33．将累加器B清0，重复执行以下操作N/2次（i=0，1，2，3）：(AH)×系数ai+(B)→B，系数指针（PAR）加1(AR2)+(AR3)→AH，AR2和AR3减