FIR滤波器程序的编写

1、错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签 错误！未定义书签目录1. 引言2. FIR滤波器基本原理 2.1两种FIR滤波器的框图及原理2.2用DSP实现的数字FIR滤波器的优点3. FIR滤波器的设计方法 4. FIR滤波器的c54x实现5. FIR滤波器的实例设计 5.1编写滤波器序列5.2汇编源程序主程序的编写5.3中断向量表的编写5.4相关的连接命令文件5.5程序在CCS C500C中编译 6. 设

2、计心得7. 参考文献11. 引言在数字信号处理中，滤波占有及其重要的地位。数字滤波是谱分析、 雷达信号处理、通信信号处理等应用中的基本处理算法，它能够满足滤 波器对幅度和相位的严格要求，解决了模拟滤波器所无法克服的电压漂 移、温度漂移和噪声等问题，同时有很高的可编程性和灵活性。数字滤 波是DSP最基本的应用领域，一个DSP芯片执行数字滤波算法的能力反 应了这种芯片的功能强弱，用 DSP实现的数字滤波器可以十分方便地改 变滤波器的特性。2. FIR滤波器基本原理2.1两种FIR滤波器的框图及原理对于FIR数字滤波器来说，它的实现一般采用非递归的算法，图2.1 给出的是直接型和转置型FIR滤波器的

3、机构图。输入x(nhoD输出y (n)(b)转置型横向滤波器图2.1直接型和转置型 FIR滤波器结构图FIR 数字滤波器的差分方程表达式为：y( n)= En h(i)x( n-i)其中N为FIR滤波器的阶数，FIR滤波器的单位脉冲响应h(n)是一个有 限长序列。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，很容易做到严格的线性相位特性。 为了是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

4、FIR滤波器的差分方程表达式为：y(n)=刀N/2-1 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，再作乘法累 加运算，将滤波结果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，但加法器数目不 变，这时乘法操作数和加法操作次数是 1： 2。事实上，线性相位 FIR 滤 波器是用得最多的FIR滤波器。2.2用DSP实现的数字FIR滤波器的优点在数字滤波器中， FIR 滤波器的最主要的特点是没有反馈

5、回路，故 不存在不稳定的问题；同时，可以在幅度特性随意设置的同时，保证精 度、严格的线性相位。稳定和线性相位特性是 FIR 滤波器的突出优点。FIR 滤波器常表示为直接型和转置型两种结构，其功能是等效的。 在用专用DSP或 FPGA等硬件设计长阶数FIR滤波器时，常采用转置型结 构，因为这种结构便于设计成大量规则排列、 形式相同的乘法 /累加器阵 列，避免了直接型中的多输入加法器在长阶数时的实现困难。 在用通用定点DSP实现FIR滤波器时，更多的是采用直接型结构，对于 C54X来说，其单乘法器、双累加器结构更适合于对称FIR实现；如果采用转置结构，因为定点DSP仅乘法/累加器是32位或40位的

6、，数据存储 器都是16位的，用16位存储器保证FIR滤波器每级乘法/累加器输出的 中间结果比较麻烦，程序效率也降低了。3. FIR 滤波器的设计方法FIR 滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法，其中，窗函 数法是最基本的方法。窗函数法的过程是：设期望的滤波器理想响应为 Hd(ejw)，需要寻找一个传递函数 H (ej=工N-1h(n)e -j 去逼近H(ej w), 其中最直接的方法就是将 H(ejJ的时域响应hd( n)用一个矩形窗FN (n) 进行截断，从而得到一个长度为 N的序列h(n)，即令h(n)= h d(n) R n (n)理想响应Hd(ej)与其时域响应hd(n)也有Hd

7、(ej) = 2hd(n) e-j 的关系， 通常hd(n)是一个关于原点n = 0对称的无限长序列，截断后的h (n)还 应进行右移以形成一个因果的 FIR滤波器，即在nN,其中k是整数，N是FIR滤波器的级数，而且循环缓冲区的起始 地址必须对准2k边界，即循环缓冲区基地址的k个最低有效位必须为0， 如N= 31是，循环缓冲区必须从二进制地址 xxxx xxxx xxx0 00002开始。 可见，在循环寻址实现FIR滤波器时，首先将N值加载到BK寄存器中， 然后指定一个辅助寄存器 ARx指向循环缓冲区，并根据 ARx的低k位作 为循环缓冲区的偏移量进行所规定的寻址操作。寻址完成后，根据循环

8、寻址算法修正这个偏移量，并返回 ARx的低k为。下面是利用循环缓冲区和双操作数寻址方法实现的 FIR 滤波器程序。设N= 5，y (n)=a0x (n) +a1 (n-1 ) +a2 (n-2) +a3 (n-3) +a4（n-4、，且存放a0a4的系数表在ROI 中，存放数据的循环缓冲区在DARAI中。程序如下：.mmregs.defstart.bssy,1Xn.usect“”厂“xn”,5A0.usect“a0”,5PA0.set0PA1.set1.dataTabIe:.word1*32786/10;a0=0.1=0x0ccc.word2*32786/10;a1=0.2=0x1999.wo

9、rd3*32786/10;a2=0.3=0x2666.word4*32786/10;a3=0.4=0x3333.word5*32786/10;a4=0.5=0x4000.textStart:SSBXFRCT; 小数乘法STI#a0,AR1;AR1 指向 a0RPT#4; 传送 5 个系数至数据空间IVPDtabIe.*AR1+STI#xn+4,AR3;AR3指向 x (n-4)STI#a0+4,AR4;AR4指向a4STMSTM#5,BK#-1,AR0；循环缓冲区长度BQ 5;AR0 = -1，双操作数减量LD#xn,DPPORTRPA1,xn; 输入 x （ n）FIR:RPTZA,#4;A

10、 清零，共迭代 5次MAC*AR3+0%,*AR4+0%,A; 双操作数乘法累加STHA,y; 保存 y（ n）PORTWy,PA0; 输出 y（ n）BDFIR; 循环PORTRPA1,*AR3+0%; 输入新数据END5. FIR 滤波器的实例设计5.1 编写滤波器序列由已知的滤波器的系数可得滤波器的序列为：.data htab: .word.word.word.word.word.word.word.word.word.word.word.word.word.word.word-10*32768/1000 -10*32768/1000 40*32768/1000 60*32768/100

11、0 80*32768/1000 -50*32768/1000 -60*32768/1000 70*32768/1000 -80*32768/1000 -90*32768/1000 98*32768/1000 -90*32768/1000 80*32768/1000 -70*32768/1000 60*32768/1000.word-50*32768/1000.word-80*32768/1000.word60*32768/1000.word40*32768/1000.word-10*32768/1000.word-10*32768/1000.word00*32768/1000.word00*3

12、2768/1000.word00*32768/1000.word00*32768/1000.word00*32768/1000.word00*32768/1000.word00*32768/10005.2 汇编源程序主程序的编写采用循环缓冲区实现 FIR 滤波器的程序如下：.mmregs.includehtable.inc.includextable.inc.defstarthtabcnt.set20xtabcnt.set80STACK.usect.stack,30H.bssncnt,1.bssx_tab,80H,1.bssh_tab,80H,1.bssr_tab,80H,1.bssdb_ta

13、b,80H,1.asg 0 + FRAME_SZ, SAVE_AR1.asg 0 + REG_SAVE_SZ + FRAME_SZ, RETURN_ADDR.asg 0 + PARAM_OFFSET, h.asg 1 + PARAM_OFFSET, r.asg 2 + PARAM_OFFSET, db.asg 3 + PARAM_OFFSET, nh.asg 4 + PARAM_OFFSET, nxasg0, ncasgAR2, r_ptr; 结果连续asgAR3, h_ptr ;h连续滤波asgAR4, x_ptr ;x连续输入asgAR5, db_ptr; 中值连续asgBRC, rptb

14、_cnt; 记数start:SSBXSXMSSBXFRCT ;设置小数乘法STM#x_tab,x_ptr;AR指向bO单元RPT#(xtabcnt-1)；设置传输次数MVPDxtab,*x_ptr+；系数 bi 传输至数据区STM#h_tab,h_ptr； h_tab 缓冲区清零RPT#(htabcnt-1)MVPDhtab,*h_ptr+STM#x_tab,x_ptrSTM#h_tab,h_ptrSTM#r_tab,r_ptrSTM#db_tab,db_ptr；设置双操作数减量LD #xtabcnt, A ；设置页指针 STLM A, rptb_cntLD #htabcnt, ASTLM A

15、, BKSUB#3, ASTLA, *(ncnt)RPTBDEND_LOOP-1；存贮0到AR0STM#1, AROMVDD *x_ptr+, *db_ptr； h * x 的和相加送入下一个y值MPY*h_ptr+O%, *db_ptr+O%, ARPT*(ncnt)MAC*h_ptr+O% , *db_ptr+O%, AMACR*h_ptr+O% , *db_ptr, A；存贮结果STHA, *r_ptr+END_LOOP: _end: RETURN:LDMdb_ptr, BLD#0, AXC1, AOVLD#1, A5.3 中断向量表的编写.sect .vectors.refstart.

16、align0x80RESET:BDstartSTM#200,SPnmi: RETE; branch to C entry point; 设置堆栈初植为 200; 中断返回NOPNOPNOP软件中断sint17 .space 4*16 sint18 .space 4*16 sint19 .space 4*16 sint20 .space 4*16 sint21 .space 4*16 sint22 .space 4*16 sint23 .space 4*16 sint24 .space 4*16 sint25 .space 4*16 sint26 .space 4*16 sint27 .spac

17、e 4*16 sint28 .space 4*16 sint29 .space 4*16 sint30 .space 4*16 int0: RETENOPNOPNOP int1: RETENOPNOPNOPint2: RETENOPNOPNOPtint: RETENOPNOPNOPrint0: RETENOPNOPNOPxint0: RETENOPNOPNOPrint1: RETENOPNOPNOPxint1: RETENOPNOPNOPint3: RETENOPNOPNOP.end5.4 相关的连接命令文件vectors.objabc.obj-o a1.out -m a1.map -e st

18、art MEMORYPAGE 0: EPROG: origin = 0x1400,len = 0x7c00VECT: origin = 0xff80, len = 0x80PAGE 1: USERREGS: origin = 0x60, len = 0x1cIDATA:EDATA:EDATA1:SECTIONS: origin = 0x7c, origin = 0x80, origin = 0x1400, origin = 0x9400,len = 0x4len = 0x1380len = 0x8000len = 0x4c00.vectors: VECT PAGE 0.sysregs: BIOSREGS PAGE 1.data: EPROG PAGE 0.te