dsp課程設(shè)計(jì)（論文）-fir濾波器設(shè)計(jì)

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1、課程設(shè)計(jì)說明書1FIR濾波器設(shè)計(jì)概述1.1設(shè)計(jì)背景在許多數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中，F(xiàn)IR濾波器是最常用的組件之一，它完成信號(hào)預(yù)調(diào)、頻帶選擇和濾波等功能。FIR濾波器在截止頻率的邊沿陡峭性能雖然不及11R濾波器，但是，考慮到FIR濾波器嚴(yán)格的線性相位特性和不像IIR濾波器存在穩(wěn)定性的問題，F(xiàn)IR濾波器能夠在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)字濾波器（DigitalFilter，簡稱為DF）是指用來對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的硬件和軟件。所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過一定運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含頻率成分的器件。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比，因?yàn)?/p>

2、信號(hào)的形式和實(shí)現(xiàn)濾波的方法不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于一般的數(shù)字濾波器，按照單位沖激響應(yīng)可分為無限長沖激響應(yīng)IIR系統(tǒng)和有限長沖激響應(yīng)FIR系統(tǒng)。在FIR系統(tǒng)中，則用一個(gè)有理多項(xiàng)式表示的系統(tǒng)函數(shù)去逼近所需要的頻率響應(yīng)，即其單位沖激響應(yīng)h（n）在有限個(gè)n值處不為零。FIR濾波器則可在幅度特性隨意設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證精確、嚴(yán)格的線性相位特性。這在要求相位線性信道的現(xiàn)代電子系統(tǒng)，如圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔ㄐ蝹鬟f系統(tǒng)中，是具有很大吸引力的。而且，其單位沖激響應(yīng)是有限長的，不存在不穩(wěn)定的因素，

3、并且可用因果系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。相較于IIR濾波器，F(xiàn)IR濾波器有以下的優(yōu)點(diǎn)：可以很容易地設(shè)計(jì)線性相位的濾波器。線性相位濾波器延時(shí)輸入信號(hào)，卻并不扭曲其相位。實(shí)現(xiàn)簡單。在大多數(shù)DSP處理器，只需要對(duì)一個(gè)指令積習(xí)循環(huán)就可以完成FIR計(jì)算。在實(shí)際中，所有的DSP濾波器必須用有限精度實(shí)現(xiàn)，而在IIR濾波器中使用有限精度會(huì)產(chǎn)生很大的問題，由于采用的是反饋電路，因此IIR通常用非常少的bit實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者就能解決更少的與非理想算術(shù)有關(guān)的問題?？梢杂眯?shù)實(shí)現(xiàn)。不像IIR濾波器，F(xiàn)IR濾波器通?？赡苡眯∮?的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用定點(diǎn)DSP的時(shí)候，這也是一個(gè)考慮因素，它

4、能使得實(shí)現(xiàn)更加地簡單。1.2設(shè)計(jì)要求采用匯編語言針對(duì)DSP芯片設(shè)計(jì)一個(gè)15階FIR低通濾波器，截止頻率為0.6（歸一化后的）。設(shè)計(jì)要求如下：1.在Mtalab中首先設(shè)計(jì)符合要求的濾波器，并得到濾波器參數(shù)，和該濾波器的幅頻特性和相頻特性。18課程設(shè)計(jì)說明書2.然后編寫程序，在CCS軟件環(huán)境下編寫DSP程序，分別用方波和正弦波驗(yàn)證濾波器的設(shè)計(jì)。3.與MATBLE中設(shè)計(jì)的濾波器，進(jìn)行對(duì)比研究。18課程設(shè)計(jì)說明書2系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)與環(huán)境CCS（CodeComposerStdio）是一種針對(duì)TMS320系列DSP的集成開發(fā)環(huán)境，在Windows操作系統(tǒng)下，

5、采用圖形接口界面，提供環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具，可以幫助用戶在一個(gè)軟件環(huán)境下完成編輯、編譯、鏈接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作。CCS有兩種工作模式，即軟件仿真器和硬件在線編程。軟件仿真器工作模式可以脫離DSP芯片，在PC上模擬DSP的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。硬件在線編程可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在DSP芯片上，與硬件開發(fā)板相結(jié)合進(jìn)行在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。CCS工作環(huán)境如下圖1所示：圖1CCS工作環(huán)境CCS包含了源代碼編輯器、工程管理器、編譯器、鏈接器和調(diào)試器，包含了DSP/BIOS插件及API函數(shù)和RTDX插件、主

6、機(jī)接口及API函數(shù)，它們組合完成對(duì)工程的設(shè)計(jì)及開發(fā)。在計(jì)算機(jī)端，用戶使用源代碼編輯工具來編寫源代碼文件。用戶使用配置工具來定義用戶程序中使用的對(duì)象，然后使用編譯器和鏈接器來生成使用可執(zhí)行代碼，并通過JTAG接口將可執(zhí)行代碼下載到目標(biāo)系統(tǒng)中。DSP分析工具允許用戶在CCS集成開放環(huán)境中檢測目標(biāo)系統(tǒng)中的CPU負(fù)載，定時(shí)，日志，線程圖等信息，這需要JTAG接口和RTDX插件的支持。18課程設(shè)計(jì)說明書3FIR設(shè)計(jì)過程3.1FIR濾波器的設(shè)計(jì)流程圖定義16位空間xn，a0；256位空間kong，jian將table值給a0空間，table1值給kong

7、空間將kong'空間的首16個(gè)數(shù)據(jù)給xn；并分別將AR3，AR4指向a0和xn的空間尾地址設(shè)置循環(huán)緩沖區(qū)長度BK為16位，AR0賦值為-1，并將AR5指向kong空間首地址將xn和a0中的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘累加運(yùn)算，結(jié)果給jian空間，AR5指向地址自加1將AR2指向的kong空間的下一個(gè)數(shù)據(jù)給AR3指向的內(nèi)容結(jié)束開始18課程設(shè)計(jì)說明書3.2FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理有限長單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件?？梢栽诒ＷC任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)格的線性相頻特性，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。FIR濾波器在通信、圖像

8、處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。FIR濾波器無反饋回路，是一種條件穩(wěn)定系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成具有線性相位特性。設(shè)FIR濾波器的系數(shù)為h(0)、h(1)、h(2)、h