2022年DSP数字滤波器设计方案.docx

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1、精品学习资源封面欢迎下载精品学习资源作者： PanHongliang仅供个人学习目录摘要错误！未定义书签；第 1 章课程设计的目的和要求 3第 2 章系统功能介绍及总体设计方案3欢迎下载精品学习资源第 3 章主要内容和步骤 43.1 滤波器原理 43.2 操作步骤 4 第 4 章详细设计 5 第 5 章试验过程 55.1 汇编语言试验步骤与内容 55.2 试验过程中显现的错误及解决的方法6 5.3CCS 程序运行后的各种输出结果 7第 6 章结论与体会 8参考文献 9附件：源程序清单 9DSP 实现 FIR 滤波的关键技术 9汇编程序清单 11第 1 章 课程设计的目的和要求通过课程设计，加深

2、对 DSP 芯片 TMS320C54x 的结构、工作原理的懂得，获得 DSP 应用技术的实际训练，把握设计较复杂 DSP 系统的基本方法；通过使用汇编语言编写具有完整功能的图形处理程序或信息系统，使同学加深对所学学问的懂得，进一步巩固汇编语言讲法规章；学会编制结构清晰、风格良好、数据结构适当的汇编语言程序，从而具备解决综合性实际问题的才能；第 2 章 系统功能介绍及总体设计方案2.1 系统功能介绍一个实际的应用系统中，总存在各种干扰；数字滤波器在语音信号处理、信号频谱估量、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像信号等各种信号处理中都有广泛的应用，数字滤波器也是使用最为广泛的信号处理算法之一；在

3、本设计中，使用MATLAB模拟产生合成信号，然后利用CCS 进行滤波；设定模拟信号的采样频率为400000Hz，；设计一个 FIR 低通滤波器，其参数为：滤波器名称： FIR 低通滤波器欢迎下载精品学习资源采样频率：Fs=40000Hz通带/ 阻带截止频率：4000Hz4500Hz通带最大衰减：0.5dB阻带最少衰减： 50dB滤波器级数：N=154滤波器系数：由 MATLAB依据前述参数求得；2.2 总体设计方案流程图图1 总体设计方案第 3 章 主要内容和步骤3.1 滤波器原理对于一个 FIR 滤波器系统，它的冲击响应总是又限长的，其系统函数可记为：其中是 FIR 的滤波器的阶数，为延时结

4、，为端口信号函数；最基本的 FIR 滤波器可用下式表示：其中输入采样序列，是滤波器系数，是滤波器的阶数表示滤波器的输出序列，也可以用卷积来表示输出序列 与、的关系，如下：3.2 操作步骤（1） 打开 FDATOOL , 依据滤波要求设置滤波器类型、通带截止频率、指定阶数、采样频率等；指定完设计参数后单击按钮Design Filter，生成滤波器系数；（2） 把生成的滤波器系数传到目标DSP；选择菜单 Targets-Export to Code Composer StudiotmIDE，打开 Export to C Header File对话框，选择 C header file ，指定变量名

5、滤波器阶数和系数向量 ，输出数据类型可选浮点型或 32 b，16 b 整型等，依据自己安装选择目标板板号和处理器号，单击OK ， 储存该 头文 件 ，需指定 文件 名filtercoeff h 和路径 储存在 c：欢迎下载精品学习资源timyprojectsfir 工程中 ；（3） 修改 CCS 汇编程序，删掉数据前的全部文字，在开头加上.data，其次行加 coeff .word , 在每行的前面加上 .word，比且把每行的最终的逗号去掉；（4） 编译汇编程序，假如有错误，按错误进行修改；没错误，就往下执行；（5） 加载初始化 DATA数据；运行程序，查看输入输出波形，修改相应参数进行调试

6、第 4 章 详细设计在本试验中使用 MATLAB模拟产生信号，观看滤波前的时域波形和频域 波形； MATLAB仿真后，使用得到的滤波器参数，进行DSP 编程，在 DSP 中实现带通滤波，并使用 CCS 的频谱分析功能，查看 DSP的滤波成效；MATLAB程序流程图如图 4.1 所示图4.1 MATLAB程序流程图CCS 汇编程序流程图如图 4.2 所示图4.2 CCS 汇编程序流程图第 5 章 试验过程5.1 汇编语言试验步骤与内容MATLAB帮忙 DSP 实现 FIR , 其总体过程为在 DSP 中编写处理程序，在 MATLAB中利用滤波器设计、分析工具 FDATOOL ,依据指定的滤波器性

7、能快速设计一个 FIR , 然后把滤波器系数以头文件形式导入CCS 中, 头文件中 MATLAB帮忙 DSP 实现 FIR 数字滤波器含滤波器阶数和系数数组 , 在 MATLAB中调试、运行 DSP 程序并显示、分析处理后的数据；使用该方 法, 便于接受汇编语言来实现程序；头文件名不变, 当 MATLAB中设计的滤波器系数转变时 , 相应头文件中系数也转变 , 便利了程序调试、仿真；（1） 在 MATLAB中先编写程序，查看待滤波和已滤波的信号的时域和欢迎下载精品学习资源频域波形，如图 5.1 和图 5.2 所示；图 5.1 待滤波信号的时域图图 5.2 待滤波信号的频域图利用 FDA TOO

8、L 设计 FIR 滤波器的参数，操作步骤如图 5.3 所示；图 5.3 FIR 滤波器的参数打开 Export，把 Numerator 改为 B, 如图 5.4 所示；图 5.4 Export设置已滤波的信号的时域和频域波形，如图5.5 和图 5.6 所示；图 5.5已滤波信号时域波形图图 5.6已滤波信号频域波形图MATLAB滤波器设计工具在完成FIR 设计后 , 如图 5.7 所示，在Export as中选择 16bit 符号整数输出，然后单击 OK 按钮；生成 fir.h C 语言头文件；将系数稍作修改，调整后拷贝到程序的系数初始化空间即可；图 5.7 MATLAB 输出数值转换图（2）

9、 在 CCS 中编写汇编语言程序，进行调试，实现带通滤波的功能；在CCS IDE 中建立 LHM.pjt 工程, 用汇编语言编写处理主程序 fir.asm；另外依据板上的储备器配置方式 , 编写储备器配置文件 fir.cmd 文件, 将 MATLAB生成的 LHM.h 和 input1.dat 文件拷贝到 LHM.pjt工程文件夹下，进行编译、链接, 生成可执行文件 LHM.out ；（3） 加载初始化 data数据，图 5.8 所示；图 5.8 data初始化图运行程序，查看输入输出波形，修改相应参数进行调试；5.2 试验过程中显现的错误及解决的方法（1） 在 MATLAB程序设计中，采样频

10、率设置的过小，截止频率大于采样频率的一半，运行的时候图形显现错误；（2） FIR.m 中的采样频率要和开头设置时的采样频率一样，否就结果会显现偏差；欢迎下载精品学习资源（3） 在 CCS 中未定义标号，程序运行错误；（4） 在.h 文件中未把 coeff 顶格写，编译时显现错误；（5） 未将 fir.h 和 input.dat 文件考入工程文件中；（6） 间接寻址过程中，程序中丢失； 7在 View 的 Graph 中单击 Time/frequency 显现 graph property dialog 框，未修改抽样点数；显示的图形显现差异5.3 CCS 程序运行后的各种输出结果在 View

11、的 Graph 中单击 Time/frequency 显现 graph property dialog框；将显示类型，图形名称，起始地址，抽样点数，数据类型等分别进行设置，输出各种波形；输出滤波前的信号时域波形；第一，设置如图5.9 所示， 输出滤波前的信号时域波形；图 5.9 Graph property dialog设置框图单击 OK 后生成如下图 5.10 波形；图 5.10 滤波前信号波形图图 5.10 为滤波前的信号，波形很杂乱，从时域上很难看出信号的周期性；修改相应设置，输出如图 5.11 所示滤波前信号频谱；图 5.11 滤波前信号频谱波形图经过滤波后，时域波形频谱波形如图5.1

12、2 和 5.13 所示；图 5.12滤波后信号时域波形图图 5.13滤波后信号频谱图由上述的全部截图可知，输入参数中，通带截止频率和阻带截 止频率是比较重要的两个参数，不宜过小，过小滤掉的高频成分太 多，很难仍原出远波形的形状，也不宜过大，过大滤波成效欠佳； 在本课程设计中，通带截止频率选用4000Hz, 阻带截止频率选用欢迎下载精品学习资源4500Hz，因此，显示图形时的，时域显示的抽样点数为1024， 频域显示的带宽为0.5Hz；对比滤波前后信号的时域图5.10 和5.12、频谱波形图 5.11 和 5.13 可以知道，滤波前的时域信号的波形图的波形很杂乱，很难看出信号的周期性，滤波后周期

13、性也相对的明显起来了；滤波前信号分布在整个频带上，滤波后阻带范畴内的基本被滤掉，这些都可以从上述截图看出；第 6 章 结论与体会通过本次课程设计，让我明白了数字滤波是信号处理技术中的重要部分， 争论了数字滤波器的基本理论学问以及它实现方法；学习了数字滤波器的结构、设计理论，把握了各种数字滤波器的原理和特性；并且复习了MATLAB的相关学问，并且利用MATLAB与 CCS 设计了低通滤波器以及高通滤波器，仍争论了如何在定点DSP 中实现数字滤波器的算法，学到了16 位定点DSP 芯片 TMS320C5402 的硬件、软件结构和特性，把握了CCS 环境下的程序开发方法、调试工具的使用及优化级别的选

14、择等；争论了MATLAB环境下 FIR 数字滤波器的设计方法，利用MATLAB软件编程实现 FIR 滤波器设计；利用 DSP 来快速设计FIR 数字滤波器的方法，查找系数的快速传递， MATLAB中调试仿真 DSP 程序；DSP 作为一门新兴学科，越来越引起人们的关注，目前已广泛应用在各个领域； 20 世纪 60 岁月以来，随着运算机和信息技术的飞速进展，数字信号处理技术应运而生并得到快速的进展；数字信号处理是 DSP 利用运算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合们需要的信号形式；数字信号处理 DSP 是环围着数字信号处理的理论、实现

15、和应用等几个方面进展起来的；数字信号处理在理论上的进展推动了数字信号处理应用的进展；反过来，数字信号处理的应用又促 进了数字信号处理理论的提高；而数字信号处理的实现就是理论和应用之间的 桥梁；数字信号处理DSP 是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范畴极其广泛；所以在今后的工作和学习生活中，综合运用模拟电子、数字电子和DSP基本原理等课程中所学的理论学问去独立完成一个工程的设计；不仅要完善以上的 MATLAB设计方法，更要学会利用多种途径设计各种DSP 最小系统，娴熟 C 语言编程；欢迎下载精品学习资源参考文献1 戴明桢等编著.TMS320C54X DSP 结构原理及应用 .北京：航空航天高校

16、出版社，第2版， 2007；2 彭启琮编著 .DSP 技术的进展与应用 . 北京：高等训练出版社，2002；3 胡广书编著 . 数字信号处理理论、算法与实现. 北京：清华高校出版社，2005；4 北京合众达电子技术有限公司编著.SEED-DTK 系列试验手册 . 北京合众达电子技术有限公司出版， 2007；5 李真芳，苏涛等 .DSP 程序开发一MATLAB调试及直接目标代码生成M. 西安 : 西安电子科技高校出版社， 2003.87 163.6 楼顺天，李博函 . 基于 MATLAB的系统分析与设计一信号处理M. 西安 : 西安电子科技高校出版社， 1998.81 88.7 王秀芳，关凌涛

17、. 基于 MatLab 与 DSP 的滤波器的快速设计方法 期刊文章 . 现代运算机， 2021，总其次七七期：97 998 赵秀玲 . 基于定点DSP 的 FIR 数字滤波器的争论与设计 硕士论文 . 曲阜师范高校，2007.15-329 罗军辉，罗勇江等.MATLAB 在数字信号处理中的应用M. 北京 : 机械工业出版社，2005.63 128.附件：源程序清单DSP实现 FIR 滤波的关键技术.title“ FIR1.ASM”.mmregsxPA0 PA1.def.usect.set.set.datastart“，x”8 01COEF： .word1*32768/10.word2*327

18、68/10用线性缓冲区实现 FIR 滤波器程序清单：欢迎下载精品学习资源.word -4*32768/10.word3*32768/10.word -4*32768/10.word2*32768/10.word1*32768/10.textstart: SSBX FRCT STM#x+7,AR2 STM#6,AR0 LD#x+1,DPPORTR PA1,x+1FIR1: RPTZA,#6MACD *AR2-,COEF,A STHA,*AR2PORTW *AR2+,PA0 BDFIR1PORTR PA1,*AR2+0.end用循环缓冲区实现 FIR 滤波器程序清单：.title“ FIR2.AS

19、M”.mmregs.defstart.bssy,1xn.usect“ xn” ,7b0PA0.usect.set0“ b0” ,7PA1.set1.datatable: .word 1*32768/10.word 2*32768/10.word 3*32768/10欢迎下载精品学习资源.word 4*32768/10.word 5*32768/10.word 6*32768/10.word 7*32768/10.textstart: SSBX FRCTSTM#b0,AR1 RPT#6MVPD table,*AR1+STM#xn+6,AR2 STM#b0+6,AR3 STM#7,BK STM#-

20、1,AR0 LD#xn,DP PORTR PA1,xnFIR2: RPTZA,#6MAC *AR2+0%,*AR3+0%,A STHA,yPORTW y,PA0BDFIR2PORTR PA1,*AR2+0%.end汇编程序清单lhm.h 文件内容 ：.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, -151

21、, -144, -72, 37, 140.word191, 162,61, -76, -191, -231, -174, -35, 132.word256, 278, 180, -7, -208, -337, -330, -176, 72欢迎下载精品学习资源.word316, 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 3

22、86, -893, -1456, -1336, -748, -6, 594, 857, 745.word 361, -108, -470, -599, -475, -178, 156, 392, 445.word316, 72, -176, -330, -337, -208, -7, 180, 278.word256, 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, -29, 37.wor

23、d 88, 106, 85, 39, -11, -44, -44, -11, 42.word 96, 131, 136, 110, 62, 8, -36, -61, -64.word-85Fir.asm 内容：.titlefir.asm.mmregs.global_c_int00 ORDER.set154D_LEN.set1024；The Length of Input Dataxn.usect xn,ORDER-1a0.usect a0,ORDER-1input.usect input,D_LENoutput.usect output,D_LEN.copyHM.h；Getcoefs from

24、 coef.h.text.asgAR0, FIR_INDEX.asgAR2, FIR_DATA.asgAR3, FIR_COEF.asgAR5, DATA_IN.asgAR6, DATA_OUT欢迎下载精品学习资源_c_int00:SSBXFRCTSTM#a0,FIR_COEF；Copy a0coefs to FIR_COEFAR3RPT#ORDER-1MVPD#coeff,*FIR_COEF+ STM#1, FIR_INDEXSTM#xn, FIR_DATA； Copy xndata to FIR_DATAAR2RPTZ A,#ORDER-1STLA, *FIR_DATA+STM#xn+OR

25、DER-1, FIR_DATA STM#a0+ORDER-1, FIR_COEFSTM#input, DATA_IN；Getdata from inputSTM#output, DATA_OUT；Write data to outputSTM#D_LEN-1, BRCRPTBDnext-1STM#ORDER, BKLD*DATA_IN+, AFIR:STLA, *FIR_DATA+% RPTZ A, ORDER-1MAC*FIR_DATA+0%, *FIR_COEF+0%, A；欢迎下载精品学习资源FIRSnext FIR_END:STHA, *DATA_OUT+BFIR_END.end欢迎下

26、载精品学习资源FIR.m 的程序如下 ：欢迎下载精品学习资源fs=40000；%/采样Hz N=1024 %数据个数T=1/fs；%采样周期n=0:N-1；df=n*fs/N %待滤波信号波形xin=randn1,1024 figure1plotxin %待滤波信号频谱xinff=absfftxin ；figure2plotdf,xinff %滤波后信号波形y_filter_out=filterB,1,xin % Y = FILTERB,A,X figure3ploty_filter_out %滤波后信号频谱yff=ffty_filter_out ；figure4plotdf,yff xin=

27、xin/maxxin ；%归一化xto_ccs=round32767*xin%取整fid=fopeninput1.dat,w ；%打开文件fprintffid,1651 1 0 0 0n ；%输出文件头fprintffid,%dn,xto_ccs ；%输出fclosefid ；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.欢迎

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