FIR滤波器的DSP设计FFT的DSP实验

1、fir滤波器的dsp设计作业要求：一、修改代码：滤波器设计要求：线性相位低通滤波器，模拟信号通带为olkhz,阻带衰减在5khz处为-60db。采样率为20khz。1. fir滤波器设计流程为，根据给出的滤波器设计（通带带宽、阻带衰减、相位要求）耍 求，在matlab环境下仿真彳u到滤波器系数，得到丫滤波器系数p在ccs下编程设计dsp 的fir滤波器。a）使用matlab中的fdatool设计fir滤波器matlab工具箱中的fdatool是通过指定滤波器的性能指标来快速设计数字滤波器，它 是一种交互式工具，只耍在fdatool工具里选择相应的滤波器设计方法，并填入需要的技术 指标，如通带阻

2、带截止频率、阶数等，即可生成所需的滤波器。并可以在界面上可以看到幅 频相频、零极点分布等图形。在木设计屮：选择fir低通滤波器，阶数为13,采样率为2okhz,截止频率fc=lkhz,窗 口设置为blackman窗。filter design & analysis tool .c:userssimaqingshandocumentsmatlabblackman.fdaview window helpo o -4480magnitude response db;0123456789 frequency (khz)20mp) 9p2u6bzfile edit analysis target

3、scurrent fitter informationstructuredirect-form firorder:12stable:yessource:designedresponse type-filter order.low passq specify order:13 frequency specifications. units:khzmagnitude specifictions-highpass bandpass 0 bandstop©minmum orderfs: 20differentiator-design method.orbutterworth options&

4、lt; scale passband window:blackmanfc:the attenuation at cutoff frequencies is fixed at 6 db (half the passband gain)厂store filter.rfilter manager.viewq fir windowdesign f#erdesigning filter. doneb）用sptool验证所设计的滤波器的功能在fdatool里设汁了一个fir低通滤波器可以用sptool来分析所设计的滤波器是否 实现了功能与fdatool样。sptool可以对信号进行吋域与频域的分析。测试滤

5、波器足否实 现功能的主要步骤：在matlab环境下产生一个混叠波信兮，在matlab命令窗口输入：fs = 20000;t = (0:500)/fs;s = sin(2*pi*t*1000)+sin(2*pi*t*5000);subplot(l,l,l);plot(t, s);axis(o 0.005 -2 2);grid产生了 1000hz和5000hz的混叠波，其波形显示阁形为:c）在fdatool的界面里输出到sptool,然后在将导入sptool的滤波器命名为filter,点击 “apply”,这样,设计的滤波器就导入了 sptool中。在sptool主界面里面，将输入信号s，采样 频

6、率fs导入进去，并生成名为output的输出信号。通过点击该界面下的“view”可以得到输入 输出波形，点击“create”可以得到输出的频谱，这三个图形如下所示：051015time (ms>202525150515 b 1 o o 1- -signal browserfile tools view helpsignal browserepniduv18642024 6 8 1t*4b>4麵oooo oooo - - -5tme (ms;file tools view help通过观察输入输出的波形阁及频谱罔验证所设计的滤波器的功能。吋以看出5000hz的 频率分量被滤，所没计的

7、滤波器实现了低通滤波功能。2.使用ccs编程实现dsp的fir滤波启动ccs软件，编写及修改程序，我们得到的仿真波形如下：c)输出波形的频谱:上应用；缺点主要就是丢失了精度，并且计算过程界易溢出。浮点运算的优点很明显，浮点数有更人的数字表示范围，数据运算吋不界易产生溢出，运算精度也比定点运算高；但是其缺点是运算复杂，硬件较s杂，带有浮点运算单元的dsp 明显比定点dsp价格高，增加了成木。二、通过仿真波形的分析、理解滤波器阶数与滤波器延时以及滤波器的阻带衰减之间 的关系。在利用窗函数设计的fir滤波器中，用同一种窗函数设计的fir数字滤波器的阶数n不 m，所得到的滤波器的过渡带会不一样，n越大

8、，过渡带越窄。滤波器的阯带衰减只有窗形 状决定，不受滤波器阶数的影响；但是滤波器的阶数太高，会导致过渡带很窄，暂态增加， 延吋很长。三、实验程序：#include <math.h>#include <stdlib.h>#define order 14#define n 128#define pi 3.14159265358979323846float firorder = 0,0.00254885266601421,0.0147553639227699,0.0448623472097668,0.0949715275858371,0.152016225973152,0.1

9、9084568264246,0.19084568264246,0.152016225973152,0.0949715275858371,0.0448623472097668,0.0147553639227699,0.00254885266601421,0;float s;inti,n;float inputn,outputn; int fs=20000; int fl=1000; int f2=5000;voidwavein()for(n=0;n<n;n+)inputn= sin(2*pi*n*f2/fs)+sin(2*pi*n*fl/fs);void main() int p=0;n=

10、0;wavein();for(n=0;n<n;n+)p=o;s=o;while(p<order)&&(p<=n)s=firp*inputn-p+s;p+；outputn=s;fft的dsp实验实验内容:完成所给例程对应实验，验收结果如下：a、时域信号波形为（图形入口地址:signallnput）：020802290.2491.代码被修改的部分：#defjne s2_freq 160/ 信号 2 频率void init_fft_tab(void) /输入波形的初始化float wtl; float wt2; inti;for (i=o;i<sample_n

11、umb;i+)wtl=2*pi*i*sl_freq;wtl=wtl/samplefreq;wt2=2*pi*i*s2_freq;wt2=wt2/samplefreq;/此处实现60hz和160hz两个信号相乘。signallnputi=cos(wtl)*cos(wt2)*100;/signallnputi=(cos(wtl)+cos(wt2)/2*100;由时域相乘频域卷积可以知道60hz和160hz的余弦信号相乘将得到有100hz和220hz 频率分量的信号。2. ccs仿真閔形如下：c、fft输出结果（图形入口地址：fft w）:1、代码被修改的部分（时域信号为60hz和180hz的两个波

12、形和加）: #define sample_numb 1024 /没s fft 点数为 1024 点voidfft(float datarsample_numb,float dataisample_numb)int x0,xl,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,xx;inti,j,k,b,p,l;floattrji,temp;/倒位序；由1024点可以得到顺序数可以由10位数表示，这里取0-9; for(i=0;i<sample_numb;i+)x0=xl=x2=x3=x4=x5=x6=x7=x8=0;x0=i&0x01;xl=(i/2)&0x01;x2=(i

13、/4)&0x01;x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01;x5=(i/32)&0x01;x6=(i/64)&0x01;x7=(i/128)&0x01;x8=(i/256)&0x01;x9=(i/512)&0x01;xx=x0*512+xl*256+x2*128+x3*64+x4*32+x5*16+x6*8+x7*4+x8*2+x9;dataixx=datari;for(i=0;i<sample_numb;i+)datari=dataii;dataii=o;/10级蝶形运算for(l=l;l<=10;l

14、+)b=l;i=l-l;while(i>0)b=b*2;i-;for(j=0;j<=b-l;j+)/p=l;i=10-l;while(i>0) p=p*2;i-;p=p*j；for(k=j;k<1024;k=k+2*b)tr=datark;ti=dataik;temp=datark+b;datark=datark+datark+b*cos_tabp+dataik+b*sin_tabp;dataik=dataik-datark+b*sin_tabp+dataik+b*cos_tabp;datark+b=tr-datark+b*cos_tabp-dataik+b*sin_tabp;dataik+b=ti+temp*sin_tabp-dataik+b*cos_tabp;/计算fft输出的功率for(i=0;i<sample_numb/2;i+)fft_wi=sqrt(datari*datari+dataii*datai