DSP课程设计报告FIR滤波器的设计.doc

本科课程设计报告课程名称： DSP原理及应用 设计项目： FIR滤波器的设计 实验地点： 多学科楼机房 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年1月8日一、设计目的：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；4、学习FIR滤波器的DSP的实现原理；5、学习使用CCS的波形观察窗口观察输入/输出信号波形和频谱变化情况。二、设计内容：1、通过MATLAB来设计一个低通滤波器，对它进行模拟仿真确定FIR滤波器系数；2、用DSP汇编语言进行编程，实现FIR运算，对产生的合成信号，滤除信号中高频成分，观察滤波前后波形的变化。三、设计原理：FIR数字滤波器是一种非递归系统，其传递函数为：H(z)=Y(z)/X(z)=b(n)z-n 由此可得到系统的差分方程为：y(n)=h(i)x(n-i)，其冲击响应h(n)是有限长序列，它其实就是滤波器系数向量b(n),N为FIR滤波器的阶数。 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：y(n)=h(i)x(n-i)+x(N-1-n-i)应用MATLAB设计FIR滤波器的主要任务就是根据给定的性能指标设计一个H（z）,使其逼近这一指标，进而计算并确定滤波器的系数b(n),再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出，与设计要求进行比较，对设计的滤波器进行优化，设计完成之后将得到FIR滤波器的单位冲击响应序列h(n)的各个参数值。matlab用fir1函数设计FIR滤波器：fir1函数用来设计标准频率响应的基于窗函数的FIR滤波器，可实现加窗线性相位FIR数字滤波器的设计。具体语法如下： b=fir1(n，Wn) b=fir1(n，Wn，ftype) b=fir1(n，Wn，Window) b=fir1(n，Wn，ftype，Window)其中n为滤波器的阶数；Wn为滤波器的截止频率； ftype为用来决定滤波器的类型，当ftype=high时，可设计高通滤波器；当ftype=stop时，可设计带阻滤波器。Window为用来指定滤波器采用的窗函数类型，Window参数可采用的窗口函数有： Boxcar，Hanning，Bartlett，Blackman，Kasier和chebwin等，其默认时为Hamming窗，从而得到滤波器的系数。 matlab用fir2函数设计FIR滤波器：fir2函数用来设计有任意频率响应的各种加窗FIR滤波器。具体语法如下： b=fir2（n，f，m） b=fir2（n，f，m，Window） b=fir2（n，f，m，npt） b=fir2（n，f，m，npt，Window） b=fir2（n，f，m，npt，lap） b=fir2（n，f，m，nptt，lap，Window） 其中n为滤波器的阶数；f为频率点矢量；m为幅度点矢量；Window用来指定所使用的窗函数类型，默认值为汉明（Hamming）窗；npt用来指定fir2函数对频率响应进行内插的点数；lap用来指定fir2函数在重复频率点附近插入的区域大小，从而得到滤波器的系数。四、主要参数：滤波器阶数n为40，截止频率为wp=0.35, ws=0.4。五、总体方案设计：1、由给定的设计参数确定滤波器的系数：根据给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的fir2函数产生，函数调用格式为：f =0 0.35 0.4 1;m =1 1 0 0;b =fir2(39, f, m)求得的系数为：b =Columns 1 through 6-0.0007 0.003 0.0014 0.0010 -0.0016 -0.0038 Columns 7 through 12-0.0008 0.0064 0.0081 -0.0030 -0.0169 -0.0118Columns 13 through 180.0162 0.0353 0.0083 -0.0515 -0.0689 0.0247Columns 19 through 240.2051 0.3523 0.3523 0.2051 0.0247 -0.0689Columns 25 through 30-0.0515 0.0083 0.0353 0.0162 -0.0118 -0.0169 Columns 31 through 36-0.0030 0.0081 0.0064 -0.0008 -0.0038 -0.0016Columns 37 through 400.0010 0.0014 0.0003 -0.00072、用CCS进行汇编编程，实现FIR滤波器滤波。六、源程序：.titleFIR.ASM.mmregs.bssy,1K_FIR_BFFR.set40PA0.set0PA1.set1FIR_COFF.usectFIR_COFF,40;定义数据存储空间D_DATA_BUFFER.usectFIR_BFR,40;定义数据存储空间.dataCOFF_FIR_START:.word-7*32768/10000,3*32768/10000;b0,b1.word14*32768/10000,10*32768/10000;b2,b3.word-16*32768/10000,-38*32768/10000;b4,b5.word-8*32768/10000,64*32768/10000;b6,b7.word81*32768/10000,-30*32768/10000;b8,b9.word-169*32768/10000,-118*32768/10000;b10,b11.word162*32768/10000,353*32768/10000;b12,b13.word83*32768/10000,-515*32768/10000;b14,b15.word-689*32768/10000,247*32768/10000;b16,b17.word2051*32768/10000,3523*32768/10000;b18,b19.word3523*32768/10000,2051*32768/10000;b20,b21.word247*32768/10000,-689*32768/10000;b22,b23.word-515*32768/10000,83*32768/10000;b24,b25.word353*32768/10000,162*32768/10000;b26,b27.word-118*32768/10000,-169*32768/10000;b28,b29.word-30*32768/10000,81*32768/10000;b30,b31.word64*32768/10000,-8*32768/10000;b32,b33.word-38*32768/10000,-16*32768/10000;b34,b35.word10*32768/10000,14*32768/10000;b36,b37.word3*32768/10000,-7*32768/10000;b38,b39.text.defFIR_INIT.defFIR_TASKFIR_INIT:SSBXFRCT;设置小数乘法STM#FIR_COFF,AR5;AR1指向b0单元RPT#K_FIR_BFFR-1;设置传输次数MVPD#COFF_FIR_START,*AR5+;系数bi传输至数据区STM#D_DATA_BUFFER,AR4;D_DATA_BUFFER缓冲区清0RPTZA,#K_FIR_BFFR-1STLA,*AR4+STM#(D_DATA_BUFFER+K_FIR_BFFR-1),AR4STM#(FIR_COFF+K_FIR_BFFR-1),AR5STM#-1,AR0;设置双操作数减量LD#D_DATA_BUFFER,DP;设置页指针PORTRPA1,D_DATA_BUFFER;输入x（n）FIR_TASK:STM#K_FIR_BFFR,BKRPTZA,#K_FIR_BFFR-1;重复操作MAC*AR4+0%,*AR5+0%,A;双操作数乘法-累加STHA,y;暂存y（n）PORTWy,PA0;输出y（n）BDFIR_TASK;循环PORTRPA1,*AR4+0%;输入最新样本，并修正AR3.end（命令程序）vectors.objfir.obj-o fir.obj-m fir.map-e fir_initMEMORYPAGE0:EPROM:org=0E000Hlen=1000HVECS:org=0FF80Hlen=0080HPAGE1:SPRAM:org=0060Hlen=0020HDARAM:org=0080Hlen=1380H SECTIONS.text:EPROMPAGE 0.vectors:VECSPAGE 0.data:EPRAMPAGE 1.bss:SPRAMPAGE 1FIR_BFR:align(128)DARAMPAGE 1FIR_COFF:align(128)DARAMPAGE 1七、实验结果及分析：（1） 输入的时域波形（2）输入的频域波形滤波后的输出波形：（1）时域波形（2）频域波形八、设计总结：经过了两天的课程设计，从查阅资料直到设计完成，这之间让我学到了很多东西。一开始对DSP这门课程并不是很理解，但是经过设计之后，感觉对它的理解加深了许多，而且对我所学的知识是一种很好的回顾，也让我对所学知识理解更加透彻。巩固知识的同时，我也掌握了更多一门的软件CCS，多学会一个软件总是好的，并且以后用到它的地方会很多。总体而言，课设不仅是对所学知识的回顾，更是对动手实践能力的一种锻炼。希望以后能更多的接触这类设计，多动手，多学习，为毕业以后步入工作岗位打下坚实的基础。9