DSP课程设计报告--FIR滤波器设计.docx

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1、DSP课程设计 DSP课程设计报告 课程名称： DSP原理及应用 设计题目： FIR滤波器设计学 院： 电气信息学院专业年级： 通信工程2011级指导教师： 姓 名： 学 号： 时 间： 2014.6.30-2014.7.4目 录引 言 3第一章 课程设计要求及流程41.1FIR滤波器设计要求41.2设计流程4第二章课程设计实现42.1功能描述42.2算法研究42.3参数计算52.3.1利用Matlab计算滤波系数52.3.2编写滤波器输入信号程序62.4编写源程序62.4.1汇编源程序“.asm”文件的编写62.4.2链接命令文件“.cmd”的编写82.5调试过程82.5.1调试前的准备82

2、.5.2.inc和.dat的使用82.5.3编写及编译程序82.5.4观察点设置92.6运行并观察结果10第三章课程设计总结12参考文献12引 言随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。FIR滤波器的是非递归的，稳定性好，精度高；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获

3、得严格的线性相位特征。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应用。在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音信号处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。本次课程设计的是FIR低通滤波器，首先运用MATLAB产生滤波系数，再用DSP仿真软件CCS 进行仿真，观察输入输出，看是否符合低通滤波器的功能。第一章 课程设计要求及流程1.1 FIR滤波器设计要求设计一个FIR低通滤波器,通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带

4、边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为10000Hz，滤波器阶数为16。FIR滤波器的设计也可以用MATLAB窗函数法进行。1.2设计流程设计流程如图1。图1 设计流程图第二章 课程设计实现2.1功能描述低通滤波器是允许低于截至频率的信号经过， 但高于截止频率的信号不能经过的电子滤波安装。2.2算法研究FIR的原理及公式FIR设计原理：如果一个FIR滤波有一个冲激响应，h(0),h(1),h(N-1),和x(n)描绘输入的时常滤波n，输出滤波y(n)的n给出以下方程式：Y(n)=h(0)x(n)+h(1)x(n-1)+h(2)x(n-2)+h(N-1)xn-(n-1)N阶有限

5、冲激响应滤波器（FIR）公式：Y(n)=k=0N2-1hkxn-k+xn-N-1+k N=0,1,2,32.3参数计算2.3.1利用Matlab计算滤波系数滤波器阶数为16阶，截止频率1500HZ，采样频率10000HZ。2.3.2编写滤波器输入信号程序因为截止频率为1500Hz，所以输入信号应该至少包含两种频率成分的正弦信号，一种信号频率小于1500Hz，一种信号频率大于1500Hz。利用Matlab生成滤波器输入信号程序“.inc”文件和“.dat”文件。 2.4编写源程序2.4.1汇编源程序“.asm”文件的编写.globalstart,fir.mmregsCOFF_FIR_START:

6、 .sect coff_fir.include0127.incK_FIR_BFFR .set20d_data_buffer .usectfir_bfr,64FIR_DP.usectfir_vars,0d_filin.usectfir_vars,1output.usectfir_vars,1input.usect fir_vars,1d_filout.usectfir_vars,100hstacksize .set 256stack .usect fir_vars,stacksize.asg AR4,FIR_DATA_P.asgAR6,INBUF_P.asgAR7,OUTBUF_P.asgAR3

7、,OUTBUF.asgAR2,INBUF.sectfir_prog nopstart:stm #stack+stacksize,SPLD#FIR_DP,DPSTM#d_data_buffer,FIR_DATA_P;RPTZ A,#K_FIR_BFFR-1;RC=31STLA,*FIR_DATA_P+;STM#d_filin,INBUF_PSTM#d_filout,OUTBUF_PSTM#output,OUTBUFSTM#input,INBUFSTM#100h,BKfir_loop: NOP LD*INBUF_P,ASTL A,*INBUFCALLfirSTHA,*OUTBUF_P+%STHA,

8、*OUTBUFmain_end:bfir_loopfir:STM#d_data_buffer,FIR_DATA_PSTLA,*FIR_DATA_PSTM#(d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1),FIR_DATA_P fir_task: RPTZA,#K_FIR_BFFR-1MACD*FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,ARET.end 2.4.2链接命令文件“.cmd”的编写MEMORYPAGE 0:PROG:o= 100h,l= 2000h PAGE 1:DATA1:o= 2600h, l= 1000hDATA2:o= 2100h, l= 100hDATA

9、3:o= 2200h,l= 100hDATA4:o= 2300h,l= 100hDATA5:o= 2400h,l= 100hDATA6:o= 2500h,l= 100hSECTIONScoff_fir : PROGPAGE 0fir_prog : PROGPAGE 0fir_vars : DATA1PAGE 1fir_coff : DATA2PAGE 1fir_bfr : DATA3PAGE 12.5 调试过程2.5.1调试前的准备1）启动SETUP并选择芯片C5402 simulator。2）在CCS的安装目录myproject子目录下创建一个文件夹0127。2.5.2 .inc和.dat的

10、使用将MATLAB生成的0127.inc文件和0127.dat文件复制到0127文件夹中。2.5.3编写及编译程序1）创建工程文件：在Project菜单中选择 New项，在Project中输入0127并保存。2）编写汇编源程序和链接程序：在File菜单中选中New-Source File，编写源程序，然后以.asm格式保存在0127文件夹里；再在File菜单中选中New-Source File，编写链接程序，然后以.cmd格式保存在0127文件夹里。3）在工程文件中添加程序文件：在Project菜单中选中Add File to Project，将以上程序加载到工程目录下。4）生成和运行程序：在

11、Project菜单中选中Rebuild All对工程进行编译、汇编和链接（如果有错就修改，然后再编译链接直到无误为止）；在File菜单中选中Load Program，在当前目录的Debug目录下选择0127.out并打开，将Build生成的程序加载到DSP中；在Debug菜单中选中Run，运行该程序。2.5.4观察点设置1）设置断点：在.asm文件中标号为fir_loop下面的Nop语句设置软件断点（Toggle breakpoint）探针（ToggleProbe point）。2）在File菜单中选中File I/O，将会看到File I/O对话框，按照图2操作然后选中Add Probe P

12、oint再按图3操作。图2图33）打开观察窗口 选择菜单“View”、“Graph”、“Time/Frequency”按照图4所示依次操作。 图 42.6运行并观察结果输入时域和频域波形如图5，输出时域和频域波形如图6。从图形可以看出，高于1500Hz的频率成分被滤去，低于1500Hz的频率成分通过，符合截止频率为1500Hz的低通滤波器的特性，达到了设计要求。图 5图6第三章 课程设计总结在本次课程设计中，我了解到了数字滤波是信号处理技术中的重要部分，重温了数字滤波器的基本理论知识以及实现它的方法。复习了MATLAB的相关知识，并且利用MATLAB与CCS设计了低通滤波器，更加熟悉CCS环境

13、下的程序开发方法、调试工具的使用等。使我将课堂知识与实际运用结合起来，理论联系实际。在这过程中，我也遇到了很多问题，总是无法正确的显示输入输出波形。在老师和同学的帮助下，最终找到了问题的所在，原来是滤波器的阶数设置的不合适。经过多番修改，终于成功完成了本次课程设计。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知识，合理利用MATLAB去独立完成一个项目的设计，还需要我不断地努力、总结。本次课程设计对我还是有一定的积极意义的，我将以更加饱满的热情运用所学知识投入到今后的工作和生活中。参考文献DSP原理及应用 邹彦 主编 电子工业出版社DSP技术及应用实验指导书 曹玉英 编 西南石油大学出版社12