有限冲击响应FIR_滤波器的设计完美版.doc

太原理工大学现代科技学院 课程设计装订线专业班级 学号 姓名 成绩 有限冲击响应FIR 滤波器的设计一、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 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，观察其滤波前后的波型变化。三、设计原理 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络。使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号，滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标再通过计算，使物理可实现的实际滤波器响应特性逼近给出的频率响应特性。 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) 其激响应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 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，易做到严格的线性相位特性。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F 讯滤波器的差分方程表达式为 Y(n)= h ( i ) (x ( n -i)+x(N-1-n-i) 由上可见，FIR 滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR 实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR 而言，利用线性相位FIR 滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR 结构将乘法器数目减少一半。 FIR滤波器的单位脉冲h(n)是一个有限长序列。若h(n)为实数，且满足偶对称或是奇对称的条件，则FIR滤波器具有相位特性，FIR数字滤波器具有以下几个特点：FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统。四、总体方案设计 1、有给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的函数产生。 2、在CCS中采用汇编源程序来实现FIR数字滤波器 步骤1）：创建工程文件project/new/myproject 保存时加后缀。2）：在file/new/sourcefile进行汇编语言并将其添加到工程文件。3）：编译 汇编 链接project/build生成out文件。4）：file/load program。5）：执行文件。五、主要参数 滤波器阶数为17 , a1=a15=0,a2=a14=158,a3=a13=264,a4=a12=-290，a5=a11=-1406,a6=a10=3187,a7=a9=9287,a8=12272。六、设计步骤1、启动CCS ，在CCS 中建立一个汇编源文件、建立一个C 源文件和一个命令文件，并将这三个文件添加到工程，再编译并装载程序。2、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图；3、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图。七、源程序1、汇编源文件;一个FIR滤波器源程序 fir.asm.mmregs.global start.def start,_c_int00 INDEX .set 1KS.set 256 ;模拟输入数据缓冲区大小N .set 17 COFF_FIR.sect COFF_FIR;FIR滤波器系数.word 0.word 158.word 264.word -290.word -1406.word -951.word 3187.word 9287.word 12272.word 9287.word 3187.word -951.word -1406.word -290.word 260.word 158.word 0 .dataINPUT .copy firin.inc ;模拟输入在数据存储区0x2400OUTPUT.space1024 ;输出数据在数据区0x2500;FIR_DP.usectFIR_VARS,0;D_FIN.usectFIR_VARS,1;D_FOUT.usectFIR_VARS,1 COFFTAB .usectFIR_COFF,NDATABUF.usectFIR_BFR,NBOS.usectSTACK,0FhTOS.usectSTACK,1 .text.asgAR0,INDEX_P.asgAR4,DATA_P;输入数据x(n)循环缓冲区指针.asgAR5,COFF_P;FIR系数表指针.asg AR6,INBUF_P ;模拟输入数据指针 .asgAR7,OUTBUF_P;FIR滤波器输出数据指针_c_int00b start nopnopstart: ssbx FRCT STM #COFFTAB,COFF_PRPT #N-1 ;将FIR系数从程序存储器移动MVPD#COFF_FIR,*COFF_P+;到数据存储器STM#INDEX,INDEX_PSTM#DATABUF,DATA_PRPTZA,#N-1STLA,*DATA_P+;将数据循环缓冲区清零STM#(DATABUF+N-1),DATA_P ;数据缓冲区指针指向xn-(N-1)STM#COFFTAB,COFF_P;FIR_TASK: STM#INPUT,INBUF_P STM #OUTPUT,OUTBUF_P STM#KS-1,BRC RPTBDLOOP-1 STM#N,BK;FIR循环缓冲区大小 LD*INBUF_P+,A;装载输入数据FIR_FILTER: STLA,*DATA_P+% RPTZA,N-1 MAC*DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A STHA,*OUTBUF_P+LOOP:EENDB EEND .end2、链接程序fir.obj-m fir.map-ofir.outMEMORYPAGE 0: ROM1(RIX):ORIGIN=0080H,LENGTH=100H PAGE 1: INTRAM1(RW) :ORIGIN=2400H,LENGTH=0200H INTRAM2(RW) :ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H INTRAM3(RW) :ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H B2B(RW):ORIGIN=0070H,LENGTH=10H SECTIONS .text :ROM1PAGE 0 .data : INTRAM1 PAGE 1 FIR_COFF: INTRAM2 PAGE 1 FIR_BFR : INTRAM3 PAGE 1 .stack : B2B PAGE 1 3、执行程序- - - -0000:0080 FIR.ASM:46:75$, _text_, .text, _c_int00- - - - - - -0000:0084 start- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -0000:0095 FIR_TASK- - - - - - - - - - - - - - - - - - -0000:00A0 FIR_FILTER- - - - - - - - - -0000:00A5 EEND, LOOP- - - -0000:00A7 COFF_FIR, etext, _etext_- - - -八、实验结果及分析1、设置波形时域观察窗口，得到其滤波前后波形变化图滤波前的波形输入滤波前的波形输出2、设置频域观察窗口，得到其滤波前后频谱变化图滤波前频谱图滤波后频谱图九、设计总结在这次DSP课程设计中，我受益匪浅！这期间学到了更多CCS软件的知识，同时也对这个软件的操作更加熟悉。用DSP 实现FIR数字滤波,具有稳定性好、准确度高、灵活性好、不受环境影响等优点。在完成这个设计的过程中我遇到了好多操作问题，好多次都想放弃，因为有了老师的悉心指导和同学的热心帮助，才能坚持把它完成了！这也使我意识到合作的重要性