1、DSP課程設(shè)計學(xué)院：專業(yè)年級：姓名：學(xué)號：_課題：FIR濾波器設(shè)計指導(dǎo)老師：日期：2016年7月2日一、設(shè)計目標(biāo)功能描述：FIR低通濾波器是濾除掉高于截至頻率的信號，容許低于截止頻率的信號通過的電子濾波裝置，故稱低通濾波器。內(nèi)容：1)設(shè)計FIR低通濾波器2)使用CCS勺simulator進(jìn)行濾波特性測試參數(shù)：FIR低通濾波器通帶頻率為5000Hz,采樣頻率為20000Hz:、算法研究數(shù)字濾波是將輸入的信號序列，按規(guī)定的算法進(jìn)行處理，從 而得到所期望的輸出序列，F(xiàn)IR濾波器的差分方程為：N 4y(n) = '、. akX(n -k)k=S對上式進(jìn)行Z變換得到FIRt波器的傳遞函數(shù)為:Y

2、z n，H z 二二 ' bkzX z i J由上式可以看出，H(z)是z，的N-1次多項式，它在z平面內(nèi)有 N-1個零點，同時在原點處有N-1個重極點。N階濾波器通常采用N 個延遲單元、N個加法器與N十件乘法器，取圖中(a)、(b)兩種結(jié)構(gòu)。圖FIR濾波器的一般結(jié)構(gòu)因為FIR濾波器的單位抽樣響應(yīng)是有限長的，所以它永遠(yuǎn)是穩(wěn)定 的。另外，若對h(n)提出一些約束條件，那么可以很容易地使 H(z) 具有線性相位，這在信號處理的很多領(lǐng)域是非常重要的。FIR濾波器的設(shè)計任務(wù)，是要決定一個轉(zhuǎn)移函數(shù)H(z),使它的頻率響應(yīng)滿足給定 的要求。這里所說的要求，除了通帶頻率 以、阻帶頻率及兩個帶上 的最

3、大和最小衰減 今和其外，很重要的一條是保證H(z)具有線性相位。 三、相應(yīng)參數(shù)的計算1、FIR濾波器的MATLA破現(xiàn)MATLAB是一種功能強、效率高、便于進(jìn)行科學(xué)和工程計算的交互式軟件包，它集數(shù)值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示于一體， 為用戶提供了方便、友好的界面環(huán)境。MATLABI具箱(Toolbox)包含了許多實用程序。它提供了多種FIR濾波器設(shè)計方法。用firl函數(shù)設(shè)計FIR濾波器firl函數(shù)用來設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可實現(xiàn)加窗線性相位FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計。具體語法如下：b=fir1(n , Wn)b=fir1(n , Wn 'ftype ')

4、 b=fir1(n , Win Window) b=fir1(n , Wn 'ftype Window)其中n為濾波器的階數(shù)；Wn為濾波器的截止頻率；ftype為用 來決定濾波器的類型，當(dāng)ftype=high時，可設(shè)計高通濾波器；當(dāng) ftype=stop時，可設(shè)計帶阻濾波器。Window為用來指定濾波器采用 的窗函數(shù)類型，Window參數(shù)可采用的窗口函數(shù)有：Boxcar ,Hanning, Bartlett , Blackman, Kasier 和 chebwin 等，其默認(rèn)時為 Hamming 窗，從而得到濾波器的系數(shù)。本課程設(shè)計設(shè)計低通濾波器，采用 b=fir1(n , Wn>

5、;2、利用MATLA時算濾波器系數(shù)1)生成.inc文件，通帶頻率為5000HzD fCC Smypi4jMt£LablO- FIRhu/p3£sd spOSOE.Hl1 - b=round(firl(S4, 5000/20000*2)*32768);2 - £id=f open(? 0205. incJ j' i ;3 - fprintf (fi4,9 .word Kdnb);4 - fclose(fid)2)生成.dat文件，輸入信號頻率分別為 2000Hz和8000HzDS my project sLa bl S- F IRlo wpa ssd e|9

6、_0205 .m1 -1=0:1:25.2 - rwmd(*2000/20000) +sin(2*pi* il *8000/20000) *32708/2);3 - fidfopen (J 0205. dat? j );4 - fpruitf (fid, ? 1651 2 0 0 (Am').5 Fpr iivtf (f 4dnr, a)：6 - fclos&tfid)11四、編寫源程序1) .asm程序.global start,fir.mmregsCOFF_FIR_START: .sect "coff_fir".include "0205020

7、5.inc"K_FIR_BFFR .set 64 d_data_buffer .usect "fir_bfr",64FIR_DP.usect"fir_vars",0d_filin.usect"fir_vars",1output.usect"fir_vars",1input.usect "fir_vars",1d_filout.usect "fir_vars",100h stacksize .set 256stack .usect "fir_vars&quo

8、t;,stacksize.asg AR4,FIR_DATA_P.asg AR6,INBUF_P.asg AR7,OUTBUF_P.asg AR3,OUTBUF.asg AR2,INBUF.sect "fir_prog"nop start:stm #stack+stacksize,SPLD #FIR_DP,DPSTM #d_data_buffer,FIR_DATA_PRPTZ A,#K_FIR_BFFR-1STLA,*FIR_DATA_P+STM#d_filin,INBUF_PSTM#d_filout,OUTBUF_PSTM#output,OUTBUFSTM#input,IN

9、BUFSTM#100h,BKfir_loop:NOP ;Add Breakpoint & porbe pointLD *INBUF_P,ASTL A,*INBUFCALL firSTHA,*OUTBUF_P+%STHA,*OUTBUFmain_end:b fir_loopfir:SSBX SXM; SSBX FRCTSTM#d_data_buffer,FIR_DATA_PSTLA,*FIR_DATA_PSTM#(d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1),FIR_DATA_Pfir_task:RPTZ A,#K_FIR_BFFR-1MACD *FIR_DATA_P-,COF

10、F_FIR_START,ARET.end2) .cmd 程序MEMORYPAGE 0:PROG: o= 100h,l= 2000hPAGE 1:DATA1: o= 2600h, l= 1000hDATA2:o=2100h, l= 100hDATA3:o=2200h,l=100hDATA4:o=2300h,l=100hDATA5:o=2400h,l=100hDATA6: o= 2500h,=100hSECTIONScoff_fir : > PROG PAGE 0fir_prog : > PROG PAGE 0fir_vars : > DATA1 PAGE 1fir_coff :

11、 > DATA2PAGE 1fir_bfr : > DATA3PAGE 1五、調(diào)試過程1. 調(diào)試前的準(zhǔn)備1）啟動SETUPS選擇芯片'C5402,關(guān)閉啟動CCS2）在CCS勺安裝目錄myproject子目錄下創(chuàng)建一個文件夾02053）使用MATLAB：具編寫濾波器系數(shù)測試程序，生成 0205.inc 文件并保存在上述文件夾0205中。ErdE E 垣 mzndE EnlErdH EtdE 搜日£日£-1 ri 9 r & i 9 V- & 9 I r 9 9 r a3 3 7 s1 1 z D 1 17 1 6 2 o 4 4 77 D

12、- DID- D _3 D - Oso - DZJ4)使用MATLAB：具編寫輸入信號生成程序，并生成 0205.dat文件保存在上述文件夾0205中。2. 編寫及編譯程序：CCSJ1)選中Project菜單中New命令新建一個工程并命名為 0205。2)選中File 菜單中 New-Source File 命令，將編寫的源程序以.asm格式保存在0205文件夾中。3) 再選中 File 菜單中 New-Source File 命令，將編寫的鏈接程序以 .cmd 格式保存在0205文件夾中。4) 選中 Project 菜單中 Add File to Project 命令，將以上程序加載到工程目

13、錄下。5) 編譯并鏈接程序，如果有錯就修改，然后再編譯鏈接直到無誤為止。3. 觀察點設(shè)置1)設(shè)置斷點：在標(biāo)號fir_loop 下面的Nop語句設(shè)置軟件斷點(Toggle breakpoint )探針(ToggleProbe point ) 。2)選中File菜單中l(wèi)oad program命令，選擇Debug中的0205.out4. 選中 File 菜單中 File I/O 命令， 將會看到File I/O 對話框按照下圖操作然后選中Add Probe Point ，繼續(xù)操作。4）打開觀察窗口選擇菜單“ View”、“Graph"、“Time/Frequency , ”按照下面所示操作

14、：地址分別為：input 和 output,buffersize:1, display data size:200DSP Data Type:16-bit signed integer5）選擇菜單欄Debug中 點擊Animate可觀察到此濾波器的濾波效五、實驗結(jié)果及分析3 outputI Q | 日 | S31(492188. 7309.04) |FFT Mag|Un Aut通過觀察實驗結(jié)果，可看出高頻信號被濾去，低頻信號通過（2000Hz信號通過，8000Hz信號被濾去），此濾波器性能良好，設(shè)計 成功。六、總結(jié)與體會通過這幾天的課程設(shè)計，我對 MATLAB和CC瞅件的使用有了很大的進(jìn)步，在課堂上我也使用過CC