FIR滤波器的DSP实现

课程设计一FIR滤波器的DSP实现

一、课程设计目的

1、复习用C语言对数字信号处理器的编程方法，熟悉如何使用C5000系列数字信号处理器中的模数转换器；

2、复习用窗函数法设计FIR数字滤波器；

3、对TMS320VC5509编程实现不同参数的FIR滤波器。

二、课程设计原理

（一）TMS320VC5509简介

TMS320VC5509是TI公司出产的定点DSP芯片，它的源代码与C54x系列兼容，但速度更快，时钟频率可达300MHz，功耗是C54x系列的1/6。C5509的CPU内部有2个乘法器、1个40位的加法器、1个16位的加法器、4个累加器。共有12组总线，其中3组数据存储器读总线，2组数据存储器写总线，及相应5组数据存储器地址总线，程序存储器读总线及地址线各一组。片内外设资源也比C54x系列数字信号处理器丰富，4通道10位A/D、DMA单元、RTC电路、McBSP、定时器等。本设计中将用到A/D单元。

TMS320C5509A内部有一个4通道10位A/D，相关寄存器有4个，通过对这4个寄存器的操作来控制A/D模块。

1.、ADC控制寄存器：ADCCTL

ADCSTART：0 无作用；1 启动A/D转换

CHSELECT：从4个模拟通道中选择一个作为输入信号

Reserved：保留

2、ADC数据寄存器：ADCDA TA

ADCBUSY：0 ADC数据准备好，即A/D转换结束；1 正在进行A/D转换

CHSELECT：从4个模拟通道中选择一个作为输入信号

ADCDA TA：A/D转换得到的10位二进制数

3、ADC时钟控制寄存器：ADCCLKCTL

IDLEEN：0 不允许ADC处于休眠状态；1 允许ADC处于休眠状态

CPUCLKDIV：决定ADC时钟频率

ADC Clock：(CPU Clock) / ( CPUCLKDIV+1)

4、ADC时钟分频寄存器：ADCCLKDIV

SAMPTIMEDIV ：与CONVRA TEDIV 一起决定采样/保持周期

ADC Sample and Hold Time = (ADC Clock Period)*2*(CONVRA TEDIV+1+ SAMPTIMEDIV)

CONVRA TEDIV ：决定A/D 转换时钟频率

ADC Conversion Clock = (ADC Clock) / (2*( CONVRA TEDIV+1))

完成一次A/D 转换需要13个A/D 转换时钟，所以，一次转换时间是

t = 13 / ADC Conversion Clock

一次完整的A/D 转换时间是采样/保持周期和转换时间的和，采样频率是其倒数

ADC Total Conversion Time = ADC Sample and Hold Period+t

Sampling Rate = 1/ ADC Total Conversion Time

（二）窗函数法设计FIR 滤波器的原理

根据阻带最小衰减和过渡带宽选择合适的窗函数，实现不同指标的各种类型FIR 数字滤波器的设计。

1、利用窗函数设计FIR 滤波器的具体步骤如下：

（1）由给定的滤波器的幅频响应参数求出理想的单位脉冲响应h d (n )（下面已给出，直接用）。

（2）根据下表，由阻带最小衰减选择窗函数类型w (n )，由设计指标和过渡带宽△ω确定滤波器阶数N ，对于高通滤波器，N 只能取奇数。

（3）计算滤波器的单位脉冲响应h (n ) ＝h d (n ) w (n )。

2、理想滤波器单位脉冲响应h d (n )

(1) 理想低通滤波器单位脉冲响应

⎪⎪⎩⎪

⎪⎨⎧=≠=--=απ

ωαααπαωn n n n n h c c d 21-N )()]

(sin[)(其中

(2) 理想高通滤波器单位脉冲响应

⎪⎪⎩

⎪

⎪⎨⎧=-≠=----=απωαααπαωαπn n n n n n h c c d 121-N )()]

(sin[)](sin[)(其中

(3) 理想带通滤波器单位脉冲响应

⎪⎪⎩

⎪

⎪⎨⎧=-≠=----=απωωαααπαωαωn n n n n n h d 121221-N )()]

(sin[)](sin[)(其中

(4) 理想带阻滤波器单位脉冲响应

⎪⎪⎩

⎪

⎪⎨⎧=-+≠=----+-=απωωπαααπαωαωαπn n n n n n n h d 212121-N )()]

(sin[)](sin[)](sin[)(其中

3、典型窗函数

（1）矩形窗(Rectangle Window)

)

()(n R n w N =

（2）三角形窗(Bartlett Window)

⎪⎩

⎪⎨

⎧

-≤<----≤≤-=1

2

1,

1222

10,

12)(N n N N n N n N n n w

（3）汉宁(Hanning)窗，又称升余弦窗

)

()]1

2cos(

1[2

1)(n R N n n w N --=

π

（4）海明(Hamming)窗，又称改进的升余弦窗

)

()]1

2cos(

46.054.0[)(n R N n n w N --=π

（5）布拉克曼(Blankman)窗，又称二阶升余弦窗

)

()]1

4cos(

08.0)1

2cos(

5.042.0[)(n R N n N n n w N -+--=ππ

详细设计原理参见《数字信号处理教程》课本窗函数设计法。

三、课程设计步骤

1、安装驱动

将方形下载线与实验箱上橙色铁盒接口相连；在弹出的“找到硬件向导”会话框中依次做如下操作：选“否，暂时不”→下一步→从列表指定位置安装→下一步→浏览框中选择c:\TI2\ICETEK →完成。 2、配置并运行CCS

（1）双击Setup CCS2(C5000)；

（2）在Import Configuration 框中选择ICETEK USB Emulator for ‘C55x ，点击Import ，点击close 。

（3）清除其他项（右键单击相应项，点击remove ），保证My System 下只有一项：C55xx XDS5510 Emulator ，右键点击该项选Properties ，在弹出的关联框中选Startup GEL Files 标签，Startup GEL 栏选择ICETEK-VC5509-A.GEL ，保存。关闭Setup CCS2(C5000)。