1、目錄摘要.I第 1 章 課程設計的目的和要求.1第 2 章 系統功能介紹及總體設計方案.2第 3 章 主要內容和步驟.33.1 濾波器原理.33.2 操作步驟.3第 4 章 詳細設計.4第 5 章 實驗過程.55.1 匯編語言實驗步驟與內容.55.2 實驗過程中出現的錯誤及解決的辦法.75.3 CCS 程序運行后的各種輸出結果.7第 6 章 結論與體會.10參考文獻.11附件：源程序清單.12DSP 實現 FIR 濾波的關鍵技術.12匯編程序清單.14第 1 章 課程設計的目的和要求通過課程設計，加深對DSP芯片TMS320C54x的結構、工作原理的理解，獲得DSP應用技術的實際訓練，掌握設計

2、較復雜DSP系統的基本方法。通過使用匯編語言編寫具有完整功能的圖形處理程序或信息系統，使學生加深對所學知識的理解，進一步鞏固匯編語言講法規則。學會編制結構清晰、風格良好、數據結構適當的匯編語言程序，從而具備解決綜合性實際問題的能力。第 2 章 系統功能介紹及總體設計方案2.1 系統功能介紹一個實際的應用系統中，總存在各種干擾。數字濾波器在語音信號處理、信號頻譜估計、信號去噪、無線通信中的數字變頻以及圖像信號等各種信號處理中都有廣泛的應用，數字濾波器也是使用最為廣泛的信號處理算法之一。在本設計中，使用MATLAB模擬產生合成信號，然后利用CCS進行濾波。設定模擬信號的采樣頻率為400000Hz，

3、。設計一個FIR低通濾波器，其參數為：濾波器名稱： FIR低通濾波器采樣頻率： Fs=40000Hz通帶/阻帶截止頻率： 4000Hz4500Hz通帶最大衰減： 0.5dB阻帶最少衰減： 50dB濾波器級數： N=154濾波器系數： 由MATLAB根據前述參數求得。2.2 總體設計方案流程圖 使用MATLAB編寫程序產生待濾波數據 使用MATLAB 濾波器的設計分析工具 FDATOOL設計 FIR 濾波器 使用 CCS編寫程序實現濾波功能 查看程序運行后的輸入輸出波形并比較濾波效果 圖1 總體設計方案第 3 章 主要內容和步驟3.1 濾波器原理對于一個FIR濾波器系統，它的沖擊響應總是又限長的

4、，其系統函數可記為： 10NnnH zh n z其中是FIR的濾波器的階數，為延時結，為端口信號函數。1N nz h n最基本的FIR濾波器可用下式表示： 10Nky nh k x nk其中輸入采樣序列，是濾波器系數，是濾波器的階數表x nk h kN Y n示濾波器的輸出序列，也可以用卷積來表示輸出序列與、的關系， y n x n h n如下： y nx nh n3.2 操作步驟（1）打開FDATOOL,根據濾波要求設置濾波器類型、通帶截止頻率、指定階數、采樣頻率等。指定完設計參數后單擊按鈕Design Filter，生成濾波器系數。（2）把生成的濾波器系數傳到目標DSP。選擇菜單Targe

5、ts-Export to Code Composer Studio(tm)IDE，打開Export to C Header File對話框，選擇C header file，指定變量名(濾波器階數和系數向量)，輸出數據類型可選浮點型或32 b，16 b整型等，根據自己安裝選擇目標板板號和處理器號，單擊OK，保存該頭文件，需指定文件名(filtercoeffh)和路徑(保存在c：timyprojectsfir工程中)。（3）修改CCS匯編程序，刪掉數據前的所有文字，在開頭加上.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號去掉。（4）編譯匯編程序，如果

6、有錯誤，按錯誤進行修改；沒錯誤，則往下執行。（5）加載初始化DATA數據。運行程序，查看輸入輸出波形，修改相應參數進行調試第 4 章 詳細設計在本實驗中使用MATLAB模擬產生信號，觀察濾波前的時域波形和頻域波形。MATLAB仿真后，使用得到的濾波器參數，進行DSP編程，在DSP中實現帶通濾波，并使用CCS的頻譜分析功能，查看DSP的濾波效果。MATLAB程序流程圖如圖4.1所示 初始化 產生需要慮波信號 畫出原始信號頻譜圖 生成fir 濾波器 進行濾波 初始化 圖4.1 MATLAB程序流程圖CCS匯編程序流程圖如圖4.2所示 畫出濾波后信號頻譜圖 是否有待濾波數據 輸入原始信號 定義濾波器

7、系數 為原始信號和系數指定寄存器 做濾波算法 本次濾波結束待濾波系數減一 濾波結束 是圖4.2 CCS匯編程序流程圖第 5 章 實驗過程5.1 匯編語言實驗步驟與內容MATLAB輔助DSP 實現FIR ,其總體過程為在DSP 中編寫處理程序，在MATLAB中利用濾波器設計、分析工具( FDATOOL) ,根據指定的濾波器性能快速設計一個FIR ,然后把濾波器系數以頭文件形式導入CCS 中,頭文件中MATLAB 輔助DSP 實現FIR 數字濾波器含濾波器階數和系數數組,在MATLAB中調試、運行DSP 程序并顯示、分析處理后的數據。使用該方法,便于采用匯編語言來實現程序。頭文件名不變,當MATL

8、AB中設計的濾波器系數改變時,相應頭文件中系數也改變,方便了程序調試、仿真。（1）在MATLAB中先編寫程序，查看待濾波和已濾波的信號的時域和頻域波形，如圖5.1和圖5.2所示。 圖 5.1 待濾波信號的時域圖 圖 5.2 待濾波信號的頻域圖利用FDA TOOL 設計FIR 濾波器的參數，操作步驟如圖5.3所示。圖 5.3 FIR 濾波器的參數打開Export，把Numerator改為B,如圖5.4所示。圖 5.4 Export 設置已濾波的信號的時域和頻域波形，如圖5.5和圖5.6所示。圖 5.5 已濾波信號時域波形圖 圖 5.6 已濾波信號頻域波形圖MATLAB濾波器設計工具在完成FIR設

9、計后,如圖5.7所示，在Export as中選擇16bit符號整數輸出，然后單擊OK按鈕。生成fir.h C語言頭文件。將系數稍作修改，調整后拷貝到程序的系數初始化空間即可。圖 5.7 MATLAB 輸出數值轉換圖（2）在CCS中編寫匯編語言程序，進行調試，實現帶通濾波的功能。在CCS IDE 中建立LHM.pjt工程,用匯編語言編寫處理主程序fir.asm。另外根據板上的存儲器配置方式,編寫存儲器配置文件fir.cmd文件,將MATLAB生成的LHM.h和input1.dat文件拷貝到LHM.pjt工程文件夾下，進行編譯、鏈接,生成可執行文件LHM.out。 （3）加載初始化data數據，圖

10、5.8所示。圖 5.8 data 初始化圖運行程序，查看輸入輸出波形，修改相應參數進行調試。5.2 實驗過程中出現的錯誤及解決的辦法（1）在MATLAB程序設計中，采樣頻率設置的過小，截止頻率大于采樣頻率的一半，運行的時候圖形出現錯誤。（2）FIR.m中的采樣頻率要和開始設置時的采樣頻率一致，否則結果會出現偏差。（3）在CCS中未定義標號，程序運行錯誤。（4）在.h文件中未把coeff頂格寫，編譯時出現錯誤。（5）未將fir.h和input.dat文件考入工程文件中。（6）間接尋址過程中，程序中丟失。 (7) 在View的Graph中單擊Time/frequency出現graph proper

11、ty dialog框，未修改抽樣點數。顯示的圖形出現差異5.3 CCS 程序運行后的各種輸出結果在View的Graph中單擊Time/frequency出現graph property dialog框。將顯示類型，圖形名稱，起始地址，抽樣點數，數據類型等分別進行設置，輸出各種波形。輸出濾波前的信號時域波形。首先，設置如圖5.9所示，輸出濾波前的信號時域波形。圖 5.9 Graph property dialog 設置框圖單擊OK后生成如下圖5.10波形。圖 5.10 濾波前信號波形圖圖5.10為濾波前的信號，波形很雜亂，從時域上很難看出信號的周期性。修改相應設置，輸出如圖5.11所示濾波前信號

12、頻譜。圖 5.11 濾波前信號頻譜波形圖經過濾波后，時域波形頻譜波形如圖5.12 和 5.13所示。圖 5.12 濾波后信號時域波形圖圖 5.13 濾波后信號頻譜圖由上述的所有截圖可知，輸入參數中，通帶截止頻率和阻帶截止頻率是比較重要的兩個參數，不宜過小，過小濾掉的高頻成分太多，很難還原出遠波形的形狀，也不宜過大，過大濾波效果欠佳。在本課程設計中，通帶截止頻率選用4000Hz,阻帶截止頻率選用4500Hz，因此，顯示圖形時的，時域顯示的抽樣點數為1024，頻域顯示的帶寬為0.5Hz。對比濾波前后信號的時域圖5.10和5.12、頻譜波形圖5.11和5.13可以知道，濾波前的時域信號的波形圖的波形

13、很雜亂，很難看出信號的周期性，濾波后周期性也相對的明顯起來了；濾波前信號分布在整個頻帶上，濾波后阻帶范圍內的基本被濾掉，這些都可以從上述截圖看出。第 6 章 結論與體會通過本次課程設計，讓我了解了數字濾波是信號處理技術中的重要部分，研究了數字濾波器的基本理論知識以及它實現方法。學習了數字濾波器的結構、設計理論，掌握了各種數字濾波器的原理和特性。并且復習了MATLAB的相關知識，并且利用MATLAB與CCS設計了低通濾波器以及高通濾波器，還研究了如何在定點DSP中實現數字濾波器的算法，學到了16位定點DSP芯片TMS320C5402的硬件、軟件結構和特性，掌握了CCS環境下的程序開發方法、調試工

14、具的使用及優化級別的選擇等。研究了MATLAB環境下FIR數字濾波器的設計方法，利用MATLAB軟件編程實現FIR濾波器設計。利用DSP來快速設計FIR數字濾波器的方法，尋找系數的快速傳遞，MATLAB中調試仿真DSP程序。DSP作為一門新興學科，越來越引起人們的關注，目前已廣泛應用在各個領域。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發展，數字信號處理技術應運而生并得到迅速的發展。數字信號處理是(DSP)利用計算機或專用處理設備，以數字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合們需要的信號形式。數字信號處理(DSP)是圍繞著數字信號處理的理論、實現和應用等

15、幾個方面發展起來的。數字信號處理在理論上的發展推動了數字信號處理應用的發展。反過來，數字信號處理的應用又促進了數字信號處理理論的提高。而數字信號處理的實現則是理論和應用之間的橋梁。數字信號處理DSP是以眾多學科為理論基礎的，它所涉及的范圍極其廣泛。所以在今后的工作和學習生活中，綜合運用模擬電子、數字電子和DSP基本原理等課程中所學的理論知識去獨立完成一個項目的設計。不僅要完善以上的MATLAB設計方法，更要學會利用多種途徑設計各種DSP最小系統，熟練C語言編程。參考文獻1戴明楨等編著.TMS320C54X DSP 結構原理及應用. 北京：航空航天大學出版社，第 2 版，2007；2彭啟琮編著.

16、DSP 技術的發展與應用.北京：高等教育出版社，2002；3胡廣書編著.數字信號處理理論、算法與實現.北京：清華大學出版社，2005；4北京合眾達電子技術有限公司編著.SEED-DTK 系列實驗手冊.北京合眾達電子技術有限公司出版，2007。5 李真芳，蘇濤等.DSP 程序開發一 MATLAB 調試及直接目標代碼生成M.西安:西安電子科技大學出版社，2003.87-163.6 樓順天，李博函.基于 MATLAB 的系統分析與設計一信號處理M.西安:西安電子科技大學出版社，1998.81-88.7王秀芳，關凌濤.基于 MatLab 與 DSP 的濾波器的快速設計方法期刊文章.現代計算機，2008

17、，總第二七七期：97-998趙秀玲.基于定點 DSP 的 FIR 數字濾波器的研究與設計碩士論文.曲阜師范大學，2007.15-329羅軍輝，羅勇江等.MATLAB 在數字信號處理中的應用M.北京:機械工業出版社，2005.63-128.附件：源程序清單DSP 實現 FIR 濾波的關鍵技術用線性緩沖區實現 FIR 濾波器程序清單： .title “FIR1.ASM” .mmregs .def start x .usect “x”，8 PA0 .set 0 PA1 .set 1 .data COEF： .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word -4*3276

18、8/10 .word 3*32768/10 .word -4*32768/10 .word 2*32768/10 .word 1*32768/10 .textstart: SSBX FRCT STM #x+7,AR2 STM #6,AR0 LD #x+1,DP PORTR PA1,x+1FIR1: RPTZ A,#6 MACD *AR2-,COEF,A STH A,*AR2 PORTW *AR2+,PA0 BD FIR1 PORTR PA1,*AR2+0 .end 用循環緩沖區實現 FIR 濾波器程序清單： .title “FIR2.ASM” .mmregs .def start .bss y

19、,1xn .usect “xn”,7b0 .usect “b0”,7PA0 .set 0PA1 .set 1 .datatable: .word 1*32768/10 .word 2*32768/10 .word 3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 5*32768/10 .word 6*32768/10 .word 7*32768/10 .text start: SSBX FRCT STM #b0,AR1 RPT #6 MVPD table,*AR1+ STM #xn+6,AR2 STM #b0+6,AR3 STM #7,BK STM #-1,AR0 LD #x

20、n,DP PORTR PA1,xnFIR2: RPTZ A,#6 MAC *AR2+0%,*AR3+0%,A STH A,y PORTW y,PA0 BD FIR2 PORTR PA1,*AR2+0% .end 匯編程序清單lhm.h 文件內容： .datacoeff .word -85, -64, -61, -36, 8, 62, 110, 136, 131 .word 96, 42, -11, -44, -44, -11, 39, 85, 106 .word 88, 37, -29, -83, -101, -73, -7, 70, 124 .word 131, 82, -5, -96, -

21、151, -144, -72, 37, 140 .word 191, 162,61, -76, -191, -231, -174, -35, 132 .word 256, 278, 180, -7, -208, -337, -330, -176, 72 .word 316, 445, 392, 156, -178, -475, -599, -470, -108 .word 361, 745, 857, 594, -6, -748, -1336, -1456, -893 .word 386, 2192, 4154, 5816, 6768, 6768, 5816, 4154, 2192 .word

22、 386, -893, -1456, -1336, -748, -6, 594, 857, 745 .word 361, -108, -470, -599, -475, -178, 156, 392, 445 .word 316, 72, -176, -330, -337, -208, -7, 180, 278 .word 256, 132, -35, -174, -231, -191, -76, 61, 162 .word 191, 140, 37, -72, -144, -151, -96, -5, 82 .word 131, 124, 70, -7, -73, -101, -83, -2

23、9, 37 .word 88, 106, 85, 39, -11, -44, -44, -11, 42 .word 96, 131, 136, 110, 62, 8, -36, -61, -64 .word -85Fir.asm 內容：.titlefir.asm.mmregs.global _c_int00ORDER .set154D_LEN.set1024; The Length of Input Dataxn.usect xn,(ORDER-1)a0.usect a0,(ORDER-1)input.usect input,D_LENoutput .usect output,D_LEN.copy HM.h; Get coefs from coef.h.text.asgAR0, FIR_INDEX.asgAR2, FIR_DATA.asgAR3, FIR_COEF.asgAR5, DATA_IN.asgAR6, DATA_OUT_c_int00:SSBX FRCT STM #a0,FIR_COEF; Copy a0(coefs) to FIR_COEF(AR3) RPT #ORDER-1 MVPD #coeff,*FIR_COEF+ STM#1, FIR_INDEX STM#xn, FIR_DATA; Copy xn(data) to FIR_