三峽大學(xué)2011秋季學(xué)期《DSP技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》綜合實(shí)驗(yàn)FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)姓名：覃士超學(xué)號(hào)：姓名：覃士超學(xué)號(hào)：2009113111指導(dǎo)老師：李海軍2011秋季學(xué)期《DSP技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》綜合實(shí)驗(yàn)題目姓名：覃士超學(xué)號(hào)：2009113111.報(bào)告要求：設(shè)輸入信號(hào)為x(t)=cos(3π*220t)+cos(7π*220t)+cos(10π*220t)，x(n)利用MATLAB仿真分析得到，采樣頻率fs=10000HZ。這里的頻率f=11×20Hz=220Hz。用FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)(低通、高通、帶通、帶阻)設(shè)計(jì)思路：1、用來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可實(shí)現(xiàn)加窗線性相位FIR濾波器設(shè)計(jì)。語(yǔ)法：b=fir（n,wnb=fir（n,wn,＂ftype＂b=fir（n,wn,b=fir（n,wn,其中，ｎ為濾波器的階數(shù)；wn為濾波器的截止頻率；ftype決定濾波器的類型，當(dāng)ftype＝high時(shí)，可設(shè)計(jì)高通濾波器；當(dāng)ftype=stop時(shí)，可設(shè)計(jì)帶阻濾波器。Window參數(shù)用來(lái)指定濾波器采用的窗函數(shù)類型，其默認(rèn)值為漢明窗。由以上可得出以下語(yǔ)句：b1=fir1(79,0.11);b2=fir1(79,0.187,'high'); b3=fir1(79,[0.110.187]); b4=fir1(79,[0.110.187],'stop'); 2、FIR的DSP實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的輸出表達(dá)式為y(n)=式中，bi為濾波器系數(shù)；x(n)為表示濾波器在n時(shí)刻的輸入；y(n)為n時(shí)刻的輸出。它的基本算法是乘法-累加運(yùn)算，即不斷地輸入樣本x（n），經(jīng)過(guò)z-1y（n）。首先由抽樣定理設(shè)定濾波器信號(hào)的采樣頻率為fs=10000HZ，階數(shù)設(shè)為79階。由f1=330+7702HZ=550HZ、f2=770+11002HZ=935HZ和數(shù)字角頻率Wn=2pi*f/fs可得：截止頻率Matalab源程序如下：b1=fir1(79,0.11); %80pointhammingwindowFIRfilter,Wn=0.1π=2π*550/10000b2=fir1(79,0.187,'high'); %80pointhighpassFIRfilter,Wn=0.3π=2π*1870/10000b3=fir1(79,[0.110.187]); %bandpass0.11-0.187b4=fir1(79,[0.110.187],'stop'); %bandstop0.11-0.187fvtool(b1,1) %FlterVisualizationTool可心以查看幅度響應(yīng)、沖激響應(yīng)等f(wàn)vtool(b2,1)fvtool(b3,1)fvtool(b4,1)h=buffer(round(b1*32768),8)'%參數(shù)*2^15,把小數(shù)點(diǎn)移最高位后面后取整，然后排成8個(gè)一行便于輸出。csvwrite('table1.txt',h)%參數(shù)表輸出到文件中h=buffer(round(b2*32768),8)'%參數(shù)*2^15,把小數(shù)點(diǎn)移最高位后面后取整，然后排成8個(gè)一行便于輸出。csvwrite('table2.txt',h)%參數(shù)表輸出到文件中h=buffer(round(b3*32768),8)'%參數(shù)*2^15,把小數(shù)點(diǎn)移最高位后面后取整，然后排成8個(gè)一行便于輸出。csvwrite('table3.txt',h)%參數(shù)表輸出到文件中h=buffer(round(b4*32768),8)'%參數(shù)*2^15,把小數(shù)點(diǎn)移最高位后面后取整，然后排成8個(gè)一行便于輸出。csvwrite('table4.txt',h)%參數(shù)表輸出到文件中%然后只要把參數(shù)表從table.txt中拷到代碼中，每行前面加上'.word't=0:1/10000:1/10;%采樣率為10KHz,一共采集1000個(gè)點(diǎn)x=cos(2*pi*330*t)+cos(2*pi*770*t)+cos(2*pi*1100*t);%330Hz、770Hz、1100Hz的信號(hào)相疊加xx=buffer(round(x/3.3*32768),1)'%參數(shù)*2^15,把小數(shù)點(diǎn)移最高位后面后取整，然后排成1個(gè)一行便于輸出。csvwrite('table5.txt',xx)%參數(shù)表輸出到文件中，輸入信號(hào)x的離散值保存在文件table5.txt中y1=filter(b1,1,x);%低通濾波結(jié)果y2=filter(b2,1,x);%高通濾波結(jié)果y3=filter(b3,1,x);%帶通濾波結(jié)果y4=filter(b4,1,x);%帶阻濾波結(jié)果%畫(huà)出輸入輸出波形figure(1);subplot(5,1,1);plot(0:511,x(1:512));%在子圖區(qū)域511中畫(huà)輸入信號(hào)x波形subplot(5,1,2);plot(0:511,y1(1:512));%在子圖區(qū)域512中畫(huà)低通濾波結(jié)果波形subplot(5,1,3);plot(0:511,y2(1:512));%在子圖區(qū)域513中畫(huà)高通濾波結(jié)果波形subplot(5,1,4);plot(0:511,y3(1:512));%在子圖區(qū)域514中畫(huà)帶通濾波結(jié)果波形subplot(5,1,5);plot(0:511,y4(1:512));%在子圖區(qū)域515中畫(huà)帶阻濾波結(jié)果波形運(yùn)行上述程序即可得到輸入信號(hào)通過(guò)各濾波器得到的仿真結(jié)果和5個(gè).Txt格式的文件，其中前四個(gè)分別為低通、高通、帶通、帶阻濾波器的系數(shù)，table5為輸入信號(hào)的1000點(diǎn)離散值，將作為后面DSP仿真的輸入信號(hào)。將所得的濾波器系數(shù)分別帶入到主程序中得相應(yīng)table值如下：table.word … .word… ... .word… .word…運(yùn)行程序得到DSP仿真輸出波形和頻譜和matalab仿真結(jié)果比較如下：輸入信號(hào)頻譜如下：（1）低通濾波如下：（2）高通濾波如下：（3）帶通濾波如下：（4）帶阻濾波如下：經(jīng)比較，二者基本吻合，各濾波器性能符合實(shí)驗(yàn)要求。DSP仿真主程序參考如下：①FIR.asm********************************************************************用循環(huán)緩沖區(qū)和雙操作數(shù)尋址方法實(shí)現(xiàn)FIR濾波器*N=80,y(n)=h0*x(n)+h1*x(n-1)+...+h78*x(n-78)+h79*x(n-79)*先用matlab，選擇80點(diǎn)漢明窗設(shè)計(jì)一個(gè)截止頻率為0.2pi的低通濾波器****************************************************************** .title "fir.asm" .mmregs .def start .bss y,1 ;保存濾波結(jié)果 .bssindata,1;輸入信號(hào)緩沖區(qū)（變量） .bssoutdata,1;輸出信號(hào)緩沖區(qū)（變量）xn .usect "xn",80;xnh .usect "h",80 ;h;PA0 .set 0002H ;D/A端口地址;PA1 .set 0008H ;A/D端口地址 .datatable: .word…此處為濾波器系數(shù)由table1—table5中得值確定 .word…... .word… .word…..textstart: SSBX FRCT ;小數(shù)乘法 STM #xn,AR1 RPT #79 ST #0,*AR1+ ;把x(n)-x(n-79)賦始值0 STM #h,AR1 RPT #79 MVPD #table,*AR1+ ;把參數(shù)表復(fù)制到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) STM #xn+79,AR3 ;AR3-->x(n-79) STM #h+79,AR4 ;AR4-->h(n-79) STM #80,BK ;循環(huán)緩沖區(qū)大小80 STM #-1,AR0 ;指針調(diào)整值-1 LD #xn,DP ;DP指向xn所在頁(yè); PORTR PA1,@xn ;輸入數(shù)據(jù) LD #y,DP ;DP指向y所在頁(yè)FIR: NOPMVKD indata,*AR3+0%;在這一行設(shè)置探針與斷點(diǎn)用于從indata.dat文件中讀輸入數(shù)據(jù) RPTZ A,#79 MAC *AR3+0%,*AR4+0%,ASTHA,@outdata;在這一行設(shè)置探針與斷點(diǎn)用于將濾波結(jié)果寫(xiě)到文件outdata.dat中NOP;STH A,@y ;保存計(jì)算結(jié)果;PORTW @y,PA0 ;硬件仿真時(shí)寫(xiě)D/A B FIR ;跳轉(zhuǎn) ;B FIR ;延遲跳轉(zhuǎn);PORTR PA1,*AR3+0% ;硬件仿真時(shí)讀A/D，新數(shù)據(jù)覆蓋最老的數(shù)據(jù) .end②FIR.cmdvectors.objfir.obj-ofir.out-mfir.map-estartMEMORY{PAGE0:EPROM: org=0090H,len=0F70HVECS: org=0080H,len=0010HPAGE1:SPRAM: org=1000H,len=1000HDARAM: org=2000H,len=2000H}/*由于在源程序中使用了BK寄存器，所以必須使用"align"命令*/SECTIONS{.text :>EPROM PAGE0.data :>EPROM PAGE0.bss :>SPRAM PAGE1xn : align(128){}>DARAM PAGE1h : align(128){}>DARAM PAGE1.vectors:>VECS PAGE0}③vectors.asm。.title "v