DSP软件课程设计方案FIR滤波器设计方案 .docx
精品名师归纳总结目 录第 1 章 绪论11.1 设计背景11.2 设计要求11.3 设计思路简介1第 2 章系统开发平台与环境 .21.1 CCS开发环境22.2 SEED-DEC281开2 发试验箱2第 3 章 FIR 滤波器设计过程33.1 FIR 滤波器设计总框图33.2 FIR 滤波器设计的原理33.3 FIR 滤波器的设计方法4第 4 章系统软件设计54.1 程序流程图54.2 程序源代码6第 5 章系统仿真105.1 仿真设置105.2 仿真图12第 6 章总结14可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献15第 1 章 绪论1.1 设计背景在信号处理中，滤波占有特别重要的位置。数字滤波是数字信号处理的基本方法。数字滤波与模拟滤波相比有很多优点，它除了可防止模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外，仍能中意滤波器对幅度和相位的严格要求。低通有限冲激响应滤波器 低通 FIR 滤波器有其特别的优点，由于FIR系统只有零点，因此，系统总是稳固的，而且简洁实现线性相位和答应实现多通道滤波器。DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区分，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题供应了 便利，本文选用 TMS320C54X 作为 DSP 处理芯片，通过对其编程来实现FIR 滤波器。对数字滤波器而言 ,从实现方法上 ,有 FIR 滤波器和无限冲激响应 IIR 滤波器之分。由于 FIR 滤波器只有零点 ,因此这一类系统不像 IIR 系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是FIR 系统有自己突出的优点 :系统总是稳固的。易实现线性相位。答应设计多通带阻带滤波器。其中后两项是IIR 系统不易实现的。1.2 设计要求利用 C 语言在 CCS 环境中编写一个 FIR 滤波器程序，并能利用已设计好的滤波器对常用信号进行滤波处理。1.3 设计思路简介在 TMS320C54x 系统开发环境 CCS（ Code Composer Studio）下对FIR 滤波器的 DSP 实现原理进行争辩。利用 C 语言设计相应的滤波器，通过试验仿真，从输入信号和输出信号的时域和频域曲线可看出在DSP 上实现的FIR 滤波器能完成预定的滤波任务。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 2 章 系统开发平台与环境1.1 CCS 开发环境CCS 供应了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率。CCS 供应了基本的代码生成工具，它们具有一系列的调试、分析才能。CCS支持如下图 1.1 所示的开发周期的全部阶段。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结设计 概念性规划编程和编译 创建工程文件、编写源代码和配置文件调试 语法检查、探测点设置和日志储存等分析 实时调试、统计和跟踪可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1.12.2 SEED-DEC2812开发试验箱SEED-DECxxxx 系列嵌入式 DSP 开发板本着模块化、总线型、开放式、系列化的设计思想，接受统一的系统结构、模块结构和机械结构，以多种典型 DSP处理器构成具有标准总线和相同物理尺寸的高性能嵌入式DSP开发板。SEED-DEC2812 嵌入式 DSP 开发板原理框图如图 1.2 所示：图 1.2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 3 章 FIR 滤波器设计过程3.1 FIR 滤波器设计总框图FIR 滤波器设计总框图如图 3.1 所示开头产生输入数据初始化 DSP读入新数据并存放到栈顶滤波处理储存滤波结果到输出单元待滤波的样本点数处理完成否是终止图 3.1FIR 滤波器设计总框图3.2 FIR滤波器设计的原理设 a ii=0 ，1， 2， N-1 为滤波器的冲激响应 , 输入信号为 xn, 就FIR 滤波器的输入输出关系为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结FIR 滤波器的结构如图 3.2 所示：XnXn-1Xn-2Xn-N+1z 1z 1z 1z 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结a0a1aN 2a N 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结yn图 3.2 FIR滤波器的结构3.3 FIR 滤波器的设计方法循环缓冲算法 : 对于 N 级的 FIR 滤波器，在数据储备器中开创一个称之为滑窗的 N 个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N 个输入样本。每次输入新的样本时，一新样本改写滑窗中的最老的数据，而滑窗中的其他数据不需要移动。利用片内 BK （循环缓冲区长度）寄存器对滑窗进行间接寻址，环缓冲区的址首位相邻。下面，以 N=5 的 FIR 滤波器循环缓冲区为例，说明循环缓冲区中数据是如何寻址的。 5 级循环缓冲区的结构如图3.3 所示，顶部为低的址。数据储备器数据储备器数据储备器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结顶部xnxn-1xn-2xn-3底部xn-4xn xn-1xn-2xn-3 xn+1xn xn-1xn-2xn-2xn-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.3循环缓冲区的结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当第一次执行完y n4ai xni 0i) 之后，间接寻址的帮忙寄存器ARx 指向可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结xn-4。然后，从 I/O 口输入数据 xn+1，将原先存放 xn-4 的数据储备单元4改写为 xn+1。接着，进行其次次乘法累加运算，yn1ai x n1i ，i 0最终 ARx 指向 xn-3。然后从 I/O 口输入数据 xn+2，将原先存放 xn-4 的数据储备器单元改写为 xn+2。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 4 章系统软件设计4.1程序流程图程序流程图如图 4.1 所示初始化系统关中断初始化 PIE中断初始化 PIE中断矢量表初始化 cputimer设置中断服务程序入口的址开中断设置 CPU开中断fir 滤波处理终止图 4.1 程序流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.2 程序源代码4.2.1 FILTER.c代码： #include "DSP28_Device.h" #include "filter.h"#include "ext_inf.h"unsigned int DataLong=1024。unsigned int i,j。unsigned int k= 0。unsigned short Ad_data2048。 short Ad_data_signed2048。 short filter_result1024。unsigned int convcount = 0。volatile unsigned int adconvover =0。interrupt void ISRTimer2void 。interrupt void advoid 。void mainvoid/* 初始化系统 */InitSysCtrl 。/* 关中断 */DINT 。IER = 0x0000。IFR = 0x0000。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/* 初始化 PIE 中断*/InitPieCtrl 。/* 初始化 PIE 中断矢量表 */InitPieVectTable。/初始化 cputimer InitCpuTimers。/* 设置中断服务程序入口的址 */EALLOW 。PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2。PieVectTable.ADCINT = &ad。EDIS。/* 开中断 */IER |= M_INT1 。/ADC 中断EINT 。ERTM。/* 设置 CPU*/DINT 。ConfigCpuTimer&CpuTimer2, 150, 22 。StartCpuTimer2。/* 开中断 */IER |= M_INT14 。EINT 。InitAdc 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结for。if adconvover=1/*fir 滤波处理 */fori=0 。i<DataLong。i+Ad_data_signedi=shortAd_datai-0x5300。fir_filterAd_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROU ND_FIR 。adconvover=0。interrupt void advoidIFR=0x0000。PieCtrl.PIEACK.all=0xffff 。ifadconvover=0Ad_dataconvcount = AdcRegs.RESULT0。convcount+。if convcount=DataLong convcount=0。adconvover=1。/接满标志可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结interrupt void ISRTimer2voidAdcRegs.ADC_ST_FLAG.bit.INT_SEQ1_CLR=1 。AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1=1。4.2.2 FIR_filter.c代码：/ const short x: 输入信号的缓冲数组， short 类型/ const short h：滤波器的系数数组， short类型/ short y：输出信号的缓冲数组， short 类型/ n: 滤波器长度/ m: 输入信号的长度，即 x 的长度/ s: 生成整型的滤波器系数时使用的移位数目void fir_filterconst short x,const short h,short y,int n,int m,int sint i,j 。long y0。long acc。_nassertm>=16。_nassertn>=16。 forj=0 。j<m 。j+acc=0。fori=0 。i<n 。i+ifi+j>=m break。elsey0=longxi+j*longhi。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结acc=acc+y0。*y+=shortacc>>s。第 5 章系统仿真5.1 仿真设置1.fir_filterAd_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROUND_FIR 和 adconvover=0处设置断点2. 在 Graph Property Dialog 中设置 Start Address和 Display Type如图 5.1、图 5.2、图 5.3、图 5.4图 5.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.2图 5.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.43. 设置试验板输入信号的参数，再运行程序得到仿真图。5.2 仿真图（1） 标准矩形波，频率为300Hz，振幅为 800mV。滤波前的波形如图5.5 和图 5.6，滤波后的波形如图 5.7 和图 5.8。图 5.5图 5.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.7图 5.8（2） 噪声三角波，频率为400Hz，振幅为 800mV。滤波前的波形如图5.9 和图 5.10，滤波后的波形如图 5.11 和图 5.12。图 5.9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5.10图 5.11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第 6 章总结图 5.12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结FIR 滤波器的设计是数字信号处理技术的基础，也是DSP 芯片的重要组成部分。 FIR 滤波器性能的好坏直接影响着DSP 的运行速度和精度，对现代电子技术的进展起准备性作用， FIR 滤波器的设计在以后的一段相当长的时间里将连续主导 DSP，而 DSP 随着电子技术的不断进展，应用领域愈来愈广泛。这次课程设计实现了一个简洁的FIR 滤波器的设计，在罗老师的细心指导和帮忙以及自己上网查找资料，较好的完成了课程设计的任务并达到了理想的目的。在这里我对罗老师表示感谢，感谢她的耐心和热心。通过这次课程设计使我对 DSP 芯片有了更深一步的明白，也不断的强化了自己的基础学问。参考文献1 程佩青 . 数字信号处理教程 M. 北京：清华高校出版社，1999 年2 孙宗瀛 , 谢鸿林 .TMS320C5xDSP原理设计与应用 M. 北京：清华高校出版社，2002 年3 乔瑞萍 , 崔涛 , 张芳娟 .TMS320C54xDSP原理及应用 M. 西安：西安电子科技高校出版社， 2005 年4 张雄壮 . DSP 芯片的原理与开发应用（第三版）M. 北京：电子工业出版社，2003 年5 郑红 .TMS320C54XDSP应用系统设计 M.北京：北京航空航天高校出版社，2002 年可编辑资料 - - - 欢迎下载
