《DSP硬件电路设计基础》课程设计FIR滤波器的DSP实现

1、dsp硬件电路设计基础课程设计滤波器的dsp实现一、 设计课题滤波器的实现二、 设计目的 掌握数字滤波器的设计过程。 了解fir的原理和特性。 熟悉设计fir数字滤波器的原理和方法。 学习fir滤波器的dsp实现原理。 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。三、 设计内容滤波器结构图在数字信号处理中，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。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；用dsp汇

2、编语言及c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，观察滤波前后的波形变化。四、 设计原理fir滤波器的设计方法主要有窗函数设计法和频率抽样设计法，其中窗函数设计法是最基本的设计方法。在设计fir滤波器中，一个最重要的计算就是加窗，比较常用的窗函数有矩形窗、hanning窗、hamming窗、blackman窗、kaiser窗等。用窗函数设计fir滤波器的步骤为：(1)根据对过渡带宽及阻带衰减要求，选择窗函数的类型并估计窗口长度n。(2)根据待求滤波器的理想频率响应求出单位脉冲响应hd(n)。(3)计算滤波器的单位脉冲响应h(n)。(4)验算技术指标是否满足要求。如果

3、不满足要求，可根据具体情况，调整窗函数类型和长度，重复前面步骤，直到满足要求为止。频率样本法目前有两种设计方法，第一种直接用上面的基本思想，对逼近误差不加任何限制；也就是说无论设计所得的误差有多大我们都接受，这种方法叫朴素设计法。第二种方法则通过改变过渡带的样本值，努力使阻带中的误差极小化，以便产生一个较好的设计，这种方法叫最优设计法。可编程dsp芯片的开发需要一整套完整的软硬件开发工具。通常，dsp芯片的开发工具可以分为代码生成工具和代码调试工具。代码生成工具程序主要包括以下几种类型的程序：c编译器；汇编器和链接器；辅助程序，如文档管理程序和代码格式转换程序等；库文件；rts头文件。开发ds

4、p芯片，调试工具是必不可少的，tms320系列dsp芯片的系统集成和调试工具主要有：c/汇编语言源码调试器；初学者工具dsk；软件模拟器(simulator)；评价模块evm；软件开发系统swds；仿真器xds；集成开发环境ccs是一种集成代码调试工具，可以使开发设计人员不必在dos窗口键入大量的命令及参数，ccs集成的调试工具使调试程序一目了然，大量的观察窗口使程序编写与修改得心应手。ccs的引入，大大缩短了dsp的开发进程，开发成本也降低了很多。五、 设计过程（一） 设计一个低通滤波器参数：阶数 根据给给定的设计参数，由中的函数产生滤波器系数 f=0 0.35 0.4 1; m=1 1 0

5、 0 ; b=fir2(39,f,m)b = columns 1 through 9 -0.0007 0.0003 0.0014 0.0010 -0.0016 -0.0038 -0.0008 0.0064 0.0081 columns 10 through 18 -0.0030 -0.0169 -0.0118 0.0162 0.0353 0.0083 -0.0515 -0.0689 0.0247 columns 19 through 27 0.2051 0.3523 0.3523 0.2051 0.0247 -0.0689 -0.0515 0.0083 0.0353 columns 28 th

6、rough 36 0.0162 -0.0118 -0.0169 -0.0030 0.0081 0.0064 -0.0008 -0.0038 -0.0016 columns 37 through 400.0010 0.0014 0.0003 -0.0007接着观察滤波器的幅频、相频特性 freqz(b,512,1000) 汇编源程序.titlefir.asm .mmregs .bssy,1k_fir_bffr .set40pa0 .set0pa1 .set1fir_coff_table .usectfir_coff,40d_data_buffer .usectfir_bfr,40 .dataco

7、ff_fir_start: .word-7*32768/10000,3*32768/10000 .word14*32768/10000,10*32768/10000 .word-16*32768/10000,-38*32768/10000.word-8*32768/10000,64*32768/10000 .word81*32768/10000,-30*32768/10000 .word-169*32768/10000,-118*32768/10000 .word162*32768/10000,353*32768/10000 .word83*32768/10000,-515*32768/100

8、00.word-689*32768/10000,247*32768/10000 .word2051*32768/10000,3523*32768/10000.word3523*32768/10000,2051*32768/10000.word247*32768/10000,-689*32768/10000.word-515*32768/10000,83*32768/10000.word353*32768/10000,162*32768/10000.word-118*32768/10000,-169*32768/10000.word-30*32768/10000,81*32768/10000.w

9、ord64*32768/10000,-8*32768/10000.word-38*32768/10000,-16*32768/10000.word10*32768/10000,14*32768/10000.word3*32768/10000,-7*32768/10000.text.deffir_init.deffir_taskfir_init: ssbxfrct stm#fir_coff_table,ar5 rpt#k_fir_bffr-1 mvpd#coff_fir_start,*ar5+ stm#d_data_buffer,ar4 rptza,#k_fir_bffr-1 stla,*ar4

10、+ stm#(d_data_buffer+k_fir_bffr-1),ar4 stm#(fir_coff_table+k_fir_bffr-1),ar5 stm#-1,ar0 ldd_data_buffer,dp portrpa1,d_data_bufferfir_task: stm#k_fir_bffr,bk rptza,#k_fir_bffr-1 mac*ar4+0%,*ar5+0%,a stha,y portwy,pa0 bdfir_task portrpa1,*ar4+0%.end链接命令文件：memory page 0:eprom : org=0e000hlen=1000hvecs

11、:org=0ff80hlen=0080h page 1:spram :org=0060hlen=0020hdaram :org=0080hlen=1380hsections.text : eprompage 0.vectors: vecspage 0.data : eprampage 0.bss: sprampage 1fir_bfr : align(128) daram page 1fir_coff : align(128) daram page 1以文件的形式加载输入信号，观察波形得：时域波形频域波形经过所设计的低通滤波器后，载观察波形：时域波形频域波形通过波形的对比可以看出，经过设计的低

12、通滤波器后，输入信号中超过通带截止频率的部分被滤除了，达到了设计的目的，满足指标的要求。（二） 用语言和汇编语言混合编程实现低通滤波器 程序fir.asm.global _fir,_init,_b,_outdata_fir bset frct amov #_b,xdp mov #_b,cdp mov t0,ac0 sub #1,ac0 mov ac0,mmap(csr) add ac0,ar0 mov #0,ac0 rpt csr macmz *ar0-,*cdp+,ac0 mov hi(ac0),t0 ret_init mov mmap(t0),ac0 sub #1,ac0 mov ac0,

13、ar7 rptz ac0,ar7 mov ac0,*ar0+ ret_outdata mov t1,ac0 sub #2,ac0 mov ac0,mmap(csr) add ac0,ar0 rpt csr delay *ar0- mar *ar0+ mov t0,*ar0 retfir55.c#include s.h#include math.h#define signal_1_f 200#define signal_2_f 620#define signal_sample_f 2000#define pi 3.1415926#define coff_l 23#define bufer_l 2

14、56int data_inbufer_l;int outbufer_l ;int firout;int xcoff_l+1;int k=0;int bufer=bufer_l;extern int fir(int *,int);extern int init(int *,int);extern int outdata(int *,int,int);void inputwave();void main()inputwave();init(x,bl);while(1)x0=data_ink;firout=fir(x,bl);outdata(out,firout,bufer);k+;if(k=buf

15、er_l)k=0;void inputwave()float wt1;float wt2;int i;for(i=0;irom page 0 .data rom page 0 .bss ram page 0 .const ram page 0 .sysmem ram page 0 .stack ram page 0 .sysstack ram page 0 .switch ram page 0 .cinit ram page 0 .pinit ram page 0 .vectors vecs page 0 .ioport ioport page 2 信号波形输入信号时域波形输入信号的频域波形输

16、出信号的时域波形输出信号的频域波形同样，通过观察波形的变化，也可以看出低通滤波器对输入信号进行的处理。六、 设计总结硬件电路设计基础的学习过程是短暂的，但是给我们指引了学习的方向。通过课程设计，更好的将理论和实际相结合了起来，更好的掌握了知识。在设计滤波器中，首先是利用计算滤波器参数，对于先前已经有了一些学习，但在运用中还不是得心应手，有许多的功能不知道如何使用，这样一个强大的工具我们必须熟练的掌握，但现在的差距还很远，需要继续努力学习。由于课时较短，对于知识的消化吸收不够，使得在对进行编程时困难重重，对于程序结构的理解还不够全面，汇编指令还不能够熟练地掌握、运用，尤其是在连接命令文件的编写中，存在较大的问题。在芯片的学习过程中，是非