基于DSP的数字滤波器的设计

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第1章课程设计的目的和要求0

第2章系统功能介绍及总体设计方案0

第3章主要内容和步骤1

3.1滤波器原理1

3.2操作步骤2

第4章详细设计2

第5章实验过程3

5.1汇编语言实验步骤与内容3

5.2实验过程中出现的错误及解决的办法6

5.3CCS程序运行后的各种输出结果6

第6章结论与体会8

参考文献9

附件：源程序清单10

DSP实现FIR滤波的关键技术10

汇编程序清单12

第1章课程设计的目的和要求

通过课程设计，加深对DSP芯片TMS320C54x的结构、工作原理的理解，获得DSP应用技术的实际训练，掌握设计较复杂DSP系统的基本方法。通过使用汇编语言编写具有完整功能的图形处理程序或信息系统，使学生加深对所学知识的理解，进一步巩固汇编语言讲法规则。学会编制结构清晰、风格良好、数据结构适当的汇编语言程序，从而具备解决综合性实际问题的能力。

第2章系统功能介绍及总体设计方案

2.1系统功能介绍

一个实际的应用系统中，总存在各种干扰。数字滤波器在语音信号处理、信号频谱估计、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像信号等各种信号处理中都有

广泛的应用，数字滤波器也是使用最为广泛的信号处理算法之一。

在本设计中，使用MATLAB 模拟产生合成信号，然后利用CCS 进行滤波。设定模拟信号的采样频率为400000Hz ，。设计一个FIR 低通滤波器，其参数为：

滤波器名称： FIR 低通滤波器

采样频率： Fs=40000Hz

通带/阻带截止频率： 4000Hz ～4500Hz

通带最大衰减： 0.5dB

阻带最少衰减：50dB

滤波器级数： N=154

滤波器系数：由MATLAB 根据前述参数求得。

2.2 总体设计方案流程图

图1 总体设计方案

第3章主要内容和步骤

3.1 滤波器原理

对于一个FIR 滤波器系统，它的冲击响应总是又限长的，其系统函数可记为：

()()1

0N n n H z h n z --==∑ 其中1N -是FIR 的滤波器的阶数，n z -为延时结，()h n 为端口信号函数。

最基本的FIR 滤波器可用下式表示：

()()()1

0N k y n h k x n k -==-∑ 其中()x n k -输入采样序列，()h k 是滤波器系数，N 是滤波器的阶数()Y n 表示

滤波器的输出序列，也可以用卷积来表示输出序列()y n 与()x n 、()h n 的关系，如下： ()()()y n x n h n =*

3.2操作步骤

（1）打开FDATOOL ,根据滤波要求设置滤波器类型、通带截止频率、指定阶数、采样频率等。指定完设计参数后单击按钮Design Filter ，生成滤波器系数。

（2）把生成的滤波器系数传到目标DSP 。选择菜单Targets->Export to Code poser Studio(tm)IDE ，打开Export to C Header File 对话框，选择C header file ，指定变量名(滤波器阶数和系数向量)，输出数据类型可选浮点型或32 b ，16 b 整型等，根据自己安装选择目标板板号和处理器号，单击OK ，保存该头文件，需指定文件名(filtercoeff ．h)和路径(保存在c ：\ti\myprojects\fir 工程中)。

（3）修改CCS 汇编程序，删掉数据前的所有文字，在开头加上.data ，第二行加coeff .word ,在每行的前面加上.word ，比且把每行的最后的逗号去掉。

（4）编译汇编程序，如果有错误，按错误进行修改；没错误，则往下执行。

（5）加载初始化DATA 数据。运行程序，查看输入输出波形，修改相应参数进行调试

第4章详细设计

在本实验中使用MATLAB 模拟产生信号，观察滤波前的时域波形和频域波形。MATLAB 仿真后，使用得到的滤波器参数，进行DSP 编程，在DSP 中实现带通滤波，并使用CCS 的频谱分析功能，查看DSP 的滤波效果。

MATLAB 程序流程图如图4.1所示

图4.1 MATLAB程序流程图

CCS汇编程序流程图如图4.2所示

图4.2 CCS汇编程序流程图

第5章实验过程

5.1汇编语言实验步骤与内容

MATLAB辅助DSP实现FIR,其总体过程为在DSP中编写处理程序，在MATLAB中利用滤波器设计、分析工具( FDATOOL) ,根据指定的滤波器性能快速设

计一个FIR,然后把滤波器系数以头文件形式导入CCS中,头文件中MATLAB辅助DSP实现FIR数字滤波器含滤波器阶数和系数数组,在MATLAB中调试、运行DSP 程序并显示、分析处理后的数据。使用该方法,便于采用汇编语言来实现程序。头文件名不变,当MATLAB中设计的滤波器系数改变时,相应头文件中系数也改变,方便了程序调试、仿真。

（1）在MATLAB中先编写程序，查看待滤波和已滤波的信号的时域和频域波形，如图5.1和图5.2所示。

图5.1待滤波信号的时域图图5.2待滤波信号的频域图

利用FDA TOOL设计FIR滤波器的参数，操作步骤如图5.3所示。

图5.3 FIR滤波器的参数

打开Export，把Numerator改为B,如图5.4所示。

图5.4 Export设置

已滤波的信号的时域和频域波形，如图5.5和图5.6所示。

图5.5 已滤波信号时域波形图图5.6 已滤波信号频域波形图MATLAB滤波器设计工具在完成FIR设计后,如图5.7所示，在Export as中选择16bit符号整数输出，然后单击OK按钮。生成fir.h C语言头文件。将系数稍作修改，调整后拷贝到程序的系数初始化空间即可。

图5.7 MATLAB输出数值转换图