基于DSPBuilder的FIR滤波器设计与实现
基于DSP 的FIR滤波器的设计
基于TMS320VC5416 的FIR 数字滤波器设计与实现论文摘要：在现代电子系统中，数字滤波器在语音处理、图像处理、模式识别以及各种随机信号分析中有着广泛的应用，且其波形传递系统中都越来越多的要求信道具有线性的相位特性，在这方面FIR滤波器具有独到的优点，它可以在幅度特性随意设计的同时保证精确严格的线性相位。
本文以窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器为例，研究有限冲击响应（FIR）滤波器的基本原理，介绍用MATLAB工具软件设计数字滤波器的方法和如何在定点TMS320VC5416 DSP芯片上设计实现连续数字滤波器。
关键词：FIR滤波器，TMS320V5416一. 课题的目的以及意义随着集成电路技术的发展，各种新型的大规模和超大规模集成电路不断涌现集成电路技术与计算机技术结合在一起，使得对数字信号处理系统功能的要求越来越强。
DSP 技术就是基于VLSI技术和计算机技术发展起来的一门重要技术，DSP 技术已在通信、控制信号处理、仪器仪表、医疗、家电等很多领域得到了越来越广泛的应用.在数字信号处理中数字滤波占有极其重要的地位。
数字滤波在语音信号、图象处理模式识别和谱分析等领域中的一个基本的处理技术。
数字滤波与模拟滤波相比数字滤波具有很多突出的优点，主要是因为数字滤波器是过滤时间离散信号的数字系统，它可以用软件（计算机程序）或用硬件来实现，而且在两种情况下都可以用来过滤实时信号或非实时信号。
尽管数字滤波器这个名称一直到六十年代中期才出现，但是随着科学技术的发展及计算机的更新普及，数字滤波器有着很好的发展前景。
同时它也有完全取代模拟滤波器的时候，原因是数字滤波没有漂移，它能处理低频信号，数字滤波的频率响应特征可做成极接近于理想的特性，它可以做成没有插入损耗和有线性相位特性，可相当简单地获得自适应滤波，滤波器的设计者可以控制数字字长，因而可以精确地控制滤波器的精度，其中的道理是数字滤波随着滤波器参数的改变，很容易改变滤波器的性能。
基于DSP的FIR数字滤波器_(设计实验)(汇编语言)
基于DSP 的FIR 数字滤波器 (设计实验)一、实验目的1.了解FIR （Finite Impulse Response 有限冲激响应）滤波器的原理及使用方法；2.了解使用MATLAT 语言设计FIR 滤波器的方法；3.了解DSP 对FIR 滤波器的设计及编程方法；4.熟悉在CCS 环境下对FIR 滤波器的调试方法； 二、实验原理数字滤波是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： FIR 数字滤波器的结构如图3.1所示。
1、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3-2所示图3-2 N=6的线性缓冲区示意图2、循环缓冲区法图3-3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。
10()()()(0)()(1)(1)(1)[(1)]N i y n h i x n i h x n h x n h N x n N -==-=+-+---∑Z -1Z -1Z -1y(n)图3-3 FIR滤波器循环缓冲区存储器图三、实验内容与步骤设计一个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。
数字信号处理课程设计--基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计
数字信号处理课程设计报告设计题目：基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计专业班级学号学生姓名指导教师教师评分目录一、摘要 (1)二、概述 (2)三、系统设计 (3)3.1 DSP 系统原理框图 (3)3.2 DSP 系统各部分分析 (4)四、硬件设计 (5)4.1 硬件整体电路及框图 (5)4.2 硬件各部分组成简介 (6)五、软件设计 (10)5.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构 (10)5.2 FIR 数字滤波器的设计 (10)5.2.1 FIR 滤波器的主要特点 (10)5.2.2 FIR 滤波器设计方法 (10)5.2.3 窗函数法设计的基本思想 (11)5.2.4 用窗函数设计FIR滤波器的步骤 (12)5.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 (13)5.3.1 Matlab软件介绍 (13)5.3.2 用Matlab实现FIR数字滤波器的几种方法 (13)5.4 FFT参数的计算 (17)5.5 DSP程序流程图 (17)六、实验结果 (19)七、个人总结 (21)八、参考文献 (22)附件： (23)数字信号处理课程设计一、摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置，可作为应用系统对信号的前期处理。
DSP芯片实现的数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性。
因此基于DSP实现的数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。
本文首先介绍了数字滤波器的概念及分类，以及数字滤波器的实现方法。
在理解FIR 滤波器的工作原理及其设计方法的基础上，在MATLAB环境下利用矩形窗设计实现FIR滤波器。
然后通过DSP结合CCS2.0软件进行编程，最终实现了基于DSP的FIR数字低通滤波器的设计。
仿真结果表明，基于DSP实现的滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强等优点，并能实现对信号的实时滤波。
FIR滤波器设计与DSP实现
FIR滤波器设计与DSP实现一、实验目的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。
二、实验内容1. 通过MATLAB 设计确定FIR 滤波器系数；2. DSP 初始化；3. A/D 采样；4. FIR 运算，观察滤波前后的波型变化。
三、实验背景知识1. 有限冲击响应数字滤波器（FIR）的基础理论FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其冲激响应h(n)是有限长序列，其差分方程表达式为：，其中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，很容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FIR 滤波器的差分方程表达式为由上可见，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。
2. 本实验中FIR 的算法公式：四、实验程序的功能与结构说明1.Filter 实验所包含文件①. DEC5502_Filter.c：这是实验的主程序，包含了系统初始化，音频芯片各控制寄存器的初始化， A/D 采样程序；②. FIR_Filter 滤波子程序；③. AIC.c：音频芯片各控制寄存器的初始化；④. E2PROM_Function.c：包含对IIC 的各操作函数；⑤. I2C.c：进行I2C 初始化；⑥. mcbsp.c：配置mcbsp；⑦. SEED_DEC5502.cmd: 声明了系统的存储器配置与程序各段的连接关系。
基于DSP的FIR滤波器设计课程设计报告
目录1、引言.......................................................................... - 2 -1.1 研究背景................................................................ - 3 -1.2 研究意义................................................................ - 3 -1.3 研究目的................................................................ - 4 -2、DSP及其开发环境............................................................. -5 -2.1开发平台一DSP系统....................................................... -5 -2.1.1 DSP 系统的构成.................................................... - 5-2.1.2 DSP 系统的优缺点及设计流程........................................ - 5 -2.1.3 DSP 系统硬件电路图................................................ - 7 -2.2 CCS 开发环境............................................................. - 8 -2.2.1 CCS 集成开发环境.................................................. - 9 -3 FIR 滤波器的设计................................................................ - 10 -3.1 FIR 滤波器设计原理....................................................... - 10 -3.1.1 FIR 滤波器的基本结构............................................... - 10 -3.1.2 FIR 滤波器的特点................................................... - 14 -3.2 FIR 滤波器具体设计方案 .............................................. - 15 -3.2.1 窗函数法......................................................... - 15 -3.2.2 频率抽样法....................................................... - 17 -3.3 FIR 滤波器的MATLAB实现 ................................................ -18 -3.3.1 带通滤波器的MATLAB实现........................................ -19 -3.3.2 低通滤波器的MATLAB实现......................................... -21 -4、FIR滤波器的DSP实现......................................................... -22 -4.1 FFT/IFFT 算法程序及应用.................................................. - 22 -4.1.1 FFT 设计方法..................................................... - 22-4.1.2 FFT 算法的实现................................................... - 24-4.1.3 FFT 算法的仿真和测试结果......................................... - 26 -4.2 FIR 滤波器的DSP的实现................................................. -27 -4.3 总结体会 ................................................................ - 32 - 附录 A MATLAB程序............................................................... -34 - 附录B FFT的DSP实现程序........................................................ -2 -附录C FIR 的DSO实现程序........................................................ -11 -1、引言20世纪60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
FIR滤波器设计与实现
FIR滤波器设计与实现FIR滤波器的设计可以分为两个部分：滤波器的规格确定和滤波器的设计方法。
在滤波器的规格确定阶段，需要确定滤波器的通带、阻带、过渡带等参数。
这些参数的确定通常是根据具体应用需求来确定的。
在滤波器的设计方法阶段，常用的方法有频率采样法（也称为窗函数法）、最优化法（如最小均方误差法）和多项式逼近法等。
这些方法的选择通常依赖于滤波器的规格和设计的要求。
对于FIR滤波器的实现，常用的方法有直接实现法、级联实现法和并行实现法。
直接实现法是最简单直观的实现方法，它根据滤波器的差分方程直接计算输出信号。
级联实现法是将滤波器划分为多个级联的二阶或一阶滤波器，通过级联计算可以减小滤波器的阶数，从而减少计算量。
并行实现法是将输入信号分成多个并行的分支，每个分支都经过一个独立的滤波器，然后将各个滤波器的输出信号相加得到最终的输出信号。
这些方法的选择通常依赖于滤波器的计算复杂度和实现的要求。
FIR滤波器的设计与实现需要考虑的问题有很多，如滤波器的阶数选择、滤波器的性能要求、滤波器的实时性要求等。
滤波器的阶数选择与滤波器的频率响应和计算复杂度有关，一般来说，阶数越高，频率响应越接近理想滤波器，但计算复杂度也越高。
滤波器的性能要求与应用的具体需求有关，如滤波器的截止频率、滤波器的衰减特性等。
滤波器的实时性要求与滤波器的计算速度有关，一般来说，实时性要求高的应用需要更快的滤波器计算速度。
综上所述，FIR滤波器的设计与实现是一项复杂的任务，需要综合考虑滤波器的规格、设计方法和实现方法，并进行权衡和选择。
它在数字信号处理中具有广泛的应用，如音频处理、图像处理、通信系统等。
通过合理的设计和实现，可以实现对信号的滤波和处理，从而满足不同应用的需求。
基于dspbuilder的数字滤波器设计方法
基于dspbuilder的数字滤波器设计方法摘要:FPGA正在替代ASIC和PDSP用于前端数字信号处理的运算,采用FPGA进行算法运算比PDSP器件具有更高的效率,更低的成本和功耗。
文章以设计一个32阶fir滤波器为例,验证采用MATlab的DSPbuider工具可大大提高FPGA 编程效率,省去了底层代码编写时间,使设计者更专注于系统级算法的设计。
关键词:dspbuilder;FPGA;数字滤波器数字滤波器应用于修正或改变时域或频域中信号的属性,最普通的数字滤波器就是线性时间不变量(LTI)滤波器,LTI通过与输入信号相互作用经过线性卷积,表示为,其中f是滤波器的脉冲相应,x是输入信号,而y是卷积输出。
线性卷积过程的正式定义为:y[n]=x[n]※f[n]=x[k]f[n-k]=f[k]x[n-k] (1)1模块构建及仿真利用DSPbuilder进行滤波器算法设计,并进行仿真,需设置系统参数,构建信号处理模块、信号源、频谱分析及时波器等外围模块,以及仿真功能。
1.1设置系统参数在MATLAB中新建FIR_32tap_setup.m文件。
在其中设置如下:clock_freq = 100e6;sample_time = 1/clock_freq;clock_period = 1/(clock_freq*1e-9);fir_coeff = firpm(31,[0 0.1 0.2 0.5]*2,[1 1 0 0]);fir_coeff = round(fir_coeff.*(2-1));点击运行按钮,并关闭编辑器。
1.2外围激励的设计在simulink中新建FIR_32tap_ex2.mdl模块。
Sine Wave 0.33及sine wave 0.01分别产生两个正弦波信号,经过ADD模块叠加后输入Fir 32滤波器模块中进行处理,处理前的信号频谱可由input Spectrum观察,处理后的结果由scope模块显示模拟波形,频谱可由output Spectrum观察。
FIR滤波器在DSP上的实现
FIR滤波器在DSP上的实现
1引言
近年来，随着数字信号处理（DSP）技术的发展，自由响应滤波器（FIR）已成为DSP系统的核心部分，广泛用于各种应用，如声学信号处理、通信器件、生物医学信号处理等。
本文首先介绍FIR滤波器的基本原理，之后介绍如何在DSP上实现FIR滤波器，主要介绍两种实现方法：延迟求和和移位加法（Shift-Add）。
最后，将对比分析两种实现方法的优劣，并分析哪些条件下使用移位加法。
2FIR滤波器的原理
输入的时域信号x[n]经过一系列不同阶数的延迟单元滤波器系数h[n]的乘法和求和运算，从而得到输出的时域信号y[n]，即
y[n]=\sum_{k=0}^{k=N}h_{k}x[n-k]
其中，x[n]表示输入时域信号，h[n]表示滤波器系数，y[n]表示输出时域信号，N表示滤波器的阶数。
3在DSP上实现FIR滤波器。
基于DSP的FIR数字滤波器设计与实现
DSP 开 发 与 应 用
文 章 编 号 :1008-0570(2009)02-2-0162-02
《微计算机信息》(嵌入式与 SOC)2009 年第 25 卷第 2-2 期
基于 DSP 的 FIR 数字滤波器设计与实现
With realizes based on the DSP FIR digit filter design
特点是没有反馈回路，因此它是无条件稳定系统。它的单位脉
冲响应 h ( n)是一个有限长序列。由上面的方程可见，F IR 滤
波算法实际上是一种乘法累加运算，
它不断地输入样本 x ( n) ，经延时( )
做乘法累加，再输出滤波结果
。对式(1)进行 Z 变换，
整理后可得 FIR 滤波
FIR滤波器设计与实现实验报告
FIR滤波器设计与实现实验报告实验报告：FIR滤波器设计与实现一、实验目的本实验旨在通过设计和实现FIR滤波器来理解数字滤波器的原理和设计过程，并且掌握FIR滤波器的设计方法和实现技巧。
二、实验原理1.选择滤波器的类型和阶数根据滤波器的类型和阶数的不同，可以实现不同的滤波效果。
常见的滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
选择适当的滤波器类型和阶数可以实现对不同频率分量的滤波。
2.确定滤波器的系数在设计FIR滤波器时，系数的选择对滤波器的性能有重要影响。
通常可以使用窗函数法、最小二乘法、频率采样法等方法来确定系数的值。
常见的窗函数有矩形窗、汉明窗和布莱克曼窗等。
三、实验步骤1.确定滤波器的类型和阶数根据实际需求和信号特点，选择合适的滤波器类型和阶数。
例如，如果需要设计一个低通滤波器，可以选择实验中使用的巴特沃斯低通滤波器。
2.确定滤波器的频率响应根据滤波器的类型和阶数，确定滤波器的频率响应。
可以通过matlab等软件来计算和绘制滤波器的频率响应曲线。
3.确定滤波器的系数根据频率响应的要求，选择合适的窗函数和窗长度来确定滤波器的系数。
可以使用matlab等软件来计算和绘制窗函数的形状和频率响应曲线。
4.实现滤波器的功能将滤波器的系数应用于输入信号，通过加权求和得到输出信号的采样点。
可以使用matlab等软件来模拟和验证滤波器的功能。
四、实验结果在实际实验中，我们选择了一个4阶低通滤波器进行设计和实现。
通过计算和绘制滤波器的频率响应曲线，确定了窗函数的形状和窗长度。
在实际实验中，我们通过实现一个滤波器功能的matlab程序来验证滤波器的性能。
通过输入不同频率和幅度的信号，观察滤波器对信号的影响，验证了设计的滤波器的功能有效性。
五、实验总结通过本实验，我们深入了解了FIR滤波器的设计原理和实现方法。
通过设计和实现一个具体的滤波器，我们掌握了滤波器类型和阶数的选择方法，以及系数的确定方法。