1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DSP課程設(shè)計(jì)fir數(shù)字濾波器北華航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）設(shè)計(jì)課題：DSP的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級：B11211學(xué)生姓名：張斌指導(dǎo)教師：李迎春設(shè)計(jì)時(shí)間：2014.05.30北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系基于DSP的FIR數(shù)字濾波器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名：張斌專業(yè)：電子信息工程班級：B11211指導(dǎo)教師：李迎春職稱：課程設(shè)計(jì)題目：基于DSP的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：1設(shè)計(jì)一個(gè)采樣頻率為32KHz，截止頻率約為6.5KHz的低通FIR濾波器，要求阻帶衰減大于50dB。FIR濾波

2、器的DSP編程采用C語言實(shí)現(xiàn)。在CCSSimulator中調(diào)試。調(diào)試成功后，進(jìn)行以下步驟。2由實(shí)驗(yàn)箱信號發(fā)生器產(chǎn)生4KHz的模擬方波信號，然后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，存放在內(nèi)存單元中觀察這些數(shù)據(jù)的波形，然后通過DA轉(zhuǎn)換后輸出，在示波器上觀察輸出方波信號。3在串口數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送程序中插入設(shè)計(jì)好的FIR低通濾波器。對采集的方波信號進(jìn)行數(shù)字低通濾波得到基波分量，存放在內(nèi)存單元中觀察這些數(shù)據(jù)的波形，并將濾波得到的基波分量通過DA轉(zhuǎn)換后輸出，在示波器上觀察輸出信號。4擴(kuò)展要求（根據(jù)實(shí)際進(jìn)度選做）：1）對采集的方波信號進(jìn)行FFT變換，在CCS中分析方波頻譜。2）采集4KHz的模擬三角波或正弦波信號，并在CCS中進(jìn)

3、行Huffman編碼所需儀器設(shè)備：示波器，通用PC一臺，ICETEK-5100USB仿真器一臺，成果驗(yàn)收形式：參考文獻(xiàn)：ICETEK-VC5509-A指導(dǎo)書3.3-v3TM時(shí)間安排第1單元發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)、技術(shù)要求，查找資料。第2、3單元FIR濾波器設(shè)計(jì)及DSP編程。第4、5單元學(xué)習(xí)和掌握TMS320VC5509A片上A/D的使用。第6、7單元學(xué)習(xí)D/A轉(zhuǎn)換器與TMS320VC5509A的接口與使用方法。第8單元在數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送程序中插入設(shè)計(jì)好的FIR低通濾波器，在示波器上觀察輸出信號。第9單元撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。第10單元課程設(shè)計(jì)答辯。指導(dǎo)教師：李迎春教研室主任：2014年5月30

4、日注：本表下發(fā)學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份，欄目不夠時(shí)請另附頁。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書裝訂于設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（或論文）封面之后，目錄頁之前。目錄TOCo1-2fu第1章緒論P(yáng)AGEREF_Toc231886708h41.1設(shè)計(jì)背景PAGEREF_Toc231886709h41.2設(shè)計(jì)要求PAGEREF_Toc231886710h41.3設(shè)計(jì)思路簡介PAGEREF_Toc231886711h4第2章系統(tǒng)開發(fā)平臺與環(huán)境PAGEREF_Toc231886712h51.1CCS開發(fā)環(huán)境PAGEREF_Toc231886713h52.2SEED-DEC2812開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱PAGEREF_Toc231886714h5第3章

5、FIR濾波器設(shè)計(jì)過程PAGEREF_Toc231886715h53.1FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖PAGEREF_Toc231886716h53.2FIR濾波器設(shè)計(jì)的原理PAGEREF_Toc231886717h63.3FIR濾波器的設(shè)計(jì)法PAGEREF_Toc231886718h6第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc231886719h74.1程序源代碼PAGEREF_Toc231886721h7第5章系統(tǒng)仿真PAGEREF_Toc231886722h115.1仿真設(shè)置145.2仿真圖14第6章總結(jié)15參考文獻(xiàn)15第1章緒論1.1設(shè)計(jì)背景在信號處理中，濾波占有十分重要的地位。數(shù)字濾波是數(shù)字信號

6、處理的基本方法。數(shù)字濾波與模擬濾波相比有很多優(yōu)點(diǎn)，它除了可避免模擬濾波器固有的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題外，還能滿足濾波器對幅度和相位的嚴(yán)格要求。低通有限沖激響應(yīng)濾波器(低通FIR濾波器)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镕IR系統(tǒng)只有零點(diǎn)，因此，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的，而且容易實(shí)現(xiàn)線性相位和允許實(shí)現(xiàn)多通道濾波器。DSP（數(shù)字信號處理器）與一般的微處理器相比有很大的區(qū)別，它所特有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令集合、數(shù)據(jù)流程方式為解決復(fù)雜的數(shù)字信號處理問題提供了便利，本文選用TMS320C54X作為DSP處理芯片，通過對其編程來實(shí)現(xiàn)FIR濾波器。對數(shù)字濾波器而言,從實(shí)現(xiàn)方法上,有FIR濾波器和無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器之分。

7、由于FIR濾波器只有零點(diǎn),因此這一類系統(tǒng)不像IIR系統(tǒng)那樣易取得比較好的通帶與阻帶衰減特性。但是FIR系統(tǒng)有自己突出的優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)總是穩(wěn)定的;易實(shí)現(xiàn)線性相位;允許設(shè)計(jì)多通帶(阻帶)濾波器。其中后兩項(xiàng)是IIR系統(tǒng)不易實(shí)現(xiàn)的。1.2設(shè)計(jì)要求利用C語言在CCS環(huán)境中編寫一個(gè)FIR濾波器程序，并能利用已設(shè)計(jì)好的濾波器對常用信號進(jìn)行濾波處理。1.3設(shè)計(jì)思路簡介在TMS320C55x系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境CCS（CodeComposerStudio）下對FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行討論。利用C語言設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，通過實(shí)驗(yàn)仿真，從輸入信號和輸出信號的時(shí)域和頻域曲線可看出在DSP上實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器能完成預(yù)定的濾波

8、任務(wù)。第2章系統(tǒng)開發(fā)平臺與環(huán)境1.1CCS開發(fā)環(huán)境CCS提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號處理程序的編制和測試，它能夠加速開發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。CCS提供了基本的代碼生成工具，它們具有一系列的調(diào)試、分析能力。CCS支持如下圖1.1所示的開發(fā)周期的所有階段。圖1.1第3章FIR濾波器設(shè)計(jì)過程3.1FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖如圖3.2FIR濾波器設(shè)計(jì)的原理設(shè)ai(i=0，1，2，N-1)為濾波器的沖激響應(yīng),輸入信號為x(n),則FIR濾波器的輸入輸出關(guān)系為：FIR濾波器的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：SKIPIF10圖3.2FIR濾波器的結(jié)構(gòu)3.3FIR

9、濾波器的設(shè)計(jì)方法循環(huán)緩沖算法:對于N級的FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個(gè)稱之為滑窗的N個(gè)單元的緩沖區(qū)，滑窗中存放最新的N個(gè)輸入樣本。每次輸入新的樣本時(shí)，一新樣本改寫滑窗中的最老的數(shù)據(jù)，而滑窗中的其他數(shù)據(jù)不需要移動。利用片內(nèi)BK（循環(huán)緩沖區(qū)長度）寄存器對滑窗進(jìn)行間接尋址，環(huán)緩沖區(qū)地址首位相鄰。下面，以N=5的FIR濾波器循環(huán)緩沖區(qū)為例，說明循環(huán)緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)是如何尋址的。5級循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，頂部為低地址。SKIPIF10圖3.3循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)谝淮螆?zhí)行完SKIPIF10之后，間接尋址的輔助寄存器SKIPIF10指向x(n-4)。然后，從I/O口輸入數(shù)據(jù)x(n+1)，將原來存

10、放x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲單元改寫為x(n+1)。接著，進(jìn)行第二次乘法累加運(yùn)算，SKIPIF10，最后SKIPIF10指向x(n-3)。然后從I/O口輸入數(shù)據(jù)x(n+2)，將原來存放x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲器單元改寫為x(n+2)。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序源代碼4.1.1FILTER.c代碼：#includeDSP28_Device.h#includefilter.h#includeext_inf.hunsignedintDataLong=1024;unsignedinti,j;unsignedintk=0;unsignedshortAd_data2048;shortAd_data_signe

11、d2048;shortfilter_result1024;unsignedintconvcount=0;volatileunsignedintadconvover=0;interruptvoidISRTimer2(void);interruptvoidad(void);voidmain(void)/*初始化系統(tǒng)*/InitSysCtrl();/*關(guān)中斷*/DINT;IER=0 x0000;IFR=0 x0000;/*初始化PIE中斷*/InitPieCtrl();/*初始化PIE中斷矢量表*/InitPieVectTable();/初始化cputimerInitCpuTimers();/*設(shè)置

12、中斷服務(wù)程序入口地址*/EALLOW;PieVectTable.TINT2=&ISRTimer2;PieVectTable.ADCINT=&ad;EDIS;/*開中斷*/IER|=M_INT1;/ADC中斷EINT;ERTM;/*設(shè)置CPU*/DINT;ConfigCpuTimer(&CpuTimer2,150,22);StartCpuTimer2();/*開中斷*/IER|=M_INT14;EINT;InitAdc();for(;)if(adconvover=1)/*fir濾波處理*/for(i=0;i=16);_nassert(n=16);for(j=0;jm;j+)acc=0;for(i

13、=0;i=m)break;elsey0=(long)xi+j*(long)hi;acc=acc+y0;*y+=(short)(accs);第5章系統(tǒng)仿真5.1仿真設(shè)置1.fir_filter(Ad_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROUND_FIR)和adconvover=0處設(shè)置斷點(diǎn)2.在GraphPropertyDialog中設(shè)置StartAddress和DisplayType如圖5.1、圖5.2、圖5.3、圖5.4圖5.1圖5.2圖5.3圖5.43.設(shè)置實(shí)驗(yàn)板輸入信號的參數(shù)，再運(yùn)行程序得到仿真圖。5.2仿真圖（1）噪聲三角波，頻率為4KHz，振幅為800mV。濾波前的波形如圖5.9和圖5.10，濾波后的波形如圖5.11和圖5.12。圖5.9圖5.10圖5.11圖5.12第6章總結(jié)FIR濾波器的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號處理技術(shù)的基礎(chǔ)，也是DSP芯片的重要組成部分。FIR濾波器性能的好壞直接影響著DSP的運(yùn)行速度