dsp带通滤波器设计（精编版）

1、-一、 设计要求试用 dsp设计 f滤波器，分别实现带通的功能, 具体要求如下： 滤波器的阶数 5，截止频率自行选定，滤波系数用m lab确定。 编制 c54xdsp实现 fir 滤波器的汇编源程序。 用软件仿真器完成上述程序的模拟调试。 以数据文件形式自行设定滤波器输入数据，以数据文件形式输出滤波结果，并与输入数据进行比较分析。用软件仿真器有关工具显示r 滤波器的输入输出波形, 以证明滤波器滤波性能。二、 fi 滤波器的基本原理数字滤波是将输入的信号序列, 按规定的算法进行处理, 从而得到所期望的输出序列。 一个线性位移不变系统的输出序列y n 和输入序列 x n 之间的关系 , 应满足常系

2、数线性差分方程。fir 滤波器的差分方程为：-fir 滤波器的传递函数为 :y(n)n 1h(m) x(nm)m 0iyzn 1hzbi zxzi 0直接由差分方程得出的实现结构如图1 所示:图 1横截型 (直接型卷积型) r 滤波器的结构图由上面的公式和结构图可知，fir 滤波算法实际上时一种乘法累加运算。它不断地从输入端读入样本值x n ，经过（ z 1 ）后做乘法累加 ,输出滤波结果 y n三、fir 滤波器的设计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。本次设计采用窗函数法。一般是先给定所要求的理想滤波器频率响应h(ej) , 由 h(e j)

3、导出 hd(n) ,dd我们知道 , 理想滤波器的冲击响应hd (n) 是无限长的非因果序列, 而我们要设计的是 hd ( n) 是有限长的 fr 滤波器, 所以要用有限长序列hd (n) 来逼近无限长序列hd (n)，设：h (n)1h(ej)e jd?（ -1）dd2常用的方法是用有限长度的窗函数（) 来截取即：h(n)(n)hd (n) ?（3 )这里窗函数就是矩形序列rn( n) ，加窗以后对理想低通滤波器的频率响应将产生什么样的影响呢 ?根据在时域是相乘关系 , 在频域则是卷积关系 :?h (e j)1h(ej)w ej () d?（ 3-3）dr2其中，为矩形窗谱 ,h (ej)

4、是 fir 滤波器频率响应。通过频域卷积过程看的幅度函数 h( ) 的起伏现象 , 可知, 加窗处理后, 对理想矩形的频率响应产生以下几点影响:(1)使理想频率特性不连续点处边沿加宽，形成一个过渡带，其宽度等于窗的频率响应的主瓣宽度。 (2）在截止频率的两边的地方即过渡带的两边，出现最大的肩峰值, 肩峰的两侧形成起伏振荡，其振荡幅度取决于旁瓣的相对幅度, 而振荡的多少，则取决于旁瓣的多少。(3）改变 n, 只能改变窗谱的主瓣宽度, 改变 的坐标比例以及改变的绝对值大小, 但不能改变主瓣与旁瓣的相对比例( 此比例由窗函数的形状决定) 。(4)对窗函数的要求： 、窗谱主瓣尽可能窄，以获取较陡的过渡

5、带；、尽量减小窗谱的最大旁瓣的相对幅度；即能量集中于主瓣, 使肩峰和波纹减小, 增大阻带的衰减。四、带通滤波器设计指标本次要设计一个 i带通滤波器，其采样频率 fs3 0 z，通带为3000hz 000z,即保留频率在 0 hz 00hz 范围内的信号成分， 幅度失真小于 b；阻带边界频率为 2000 z 和 60 z,衰减大于 40db。同时，fr 滤波器的阶数 n=32。五、 设计思路及实现步骤1. 使用mal b获得输入信号数据， 这里输入信号为 f =1500,f2 0 ,f =70 ，采样频率为 fs= 0000 ,采样点数为 n=5，同时生成输入信号数据文件 ,matla的参考程序

6、如下：l ;le rall； f1 1500 ； f2= 00 ；f3=700;fs=30000； =256;t /fs；n=0:n-1 ;x =0 0 *sin（ 2 pi*f *n*t） ; x2= .0 *sin(2*pi* n*t ）； x 0.08*sin(2*pi* n t); n=c il(32768*（x1 x2+x3)） ; igue(1 ） ;lot（ n) figue （）yff=abs(f t （ );df= * （ f / );pl t(df,yff） ; fid=fopen( inda a. c' ， 'w'） ;fprin f(fid,fc

7、los ( id);.w r 5.0fn',xn);部分输入信号数据为 ( 共 56 个采样点 ) :.word0.wor 6 97.w rd - 31. ord 15 1.wor -1019.word1 249 . rd -507.2. 基于 mtlab 工具箱 si al 中的 fir 函数设计 fir 带通滤波器 ,选择 hammin 窗函数法 ,进而获取 fir 带通滤波器的系数， 并保存为 irin nc 数据文件。这里 fir 滤波器的阶数 n=32。实现代码如下：w1= 000/150 0 ; =000 15000*2;b=fi (32 ， w1,w2，' ndp

8、as' ); fp=fop n( 'fi in.nc'，w' );fp n ( p, .word% .0f ' ， b*32768); fclose(f );滤波器系数为 :0 ,b = ,b = , b3=183,4=- 0 ，5 4 8 ，b6=328, 7=495 ， 8 -195,9 60,b1=-1180, 1=-143,b 2= 086,b13=18 ,b1 =-7 9 ,b15 8， b6= 7 9,b17 - 76 ， b8 - 292,b9 1879,b204 6,b21 -14 3, 22=-11， b23=260,24=-195,b

9、25=4 5, 26=328,b27= 488, 28=- 09, 29= 8 ,b30=7， b31=- ,32= 4同时, 通过 matl b 中的滤波器设计工具fdatool，可以得到满足设计要求的fir带通滤波器的幅度图如下示（相应设计参数见下图数据）:3. 基于 c 2.0 配置为 5400 后,创建 fir 工程,将 1、2 步骤中生成的输入信号数据文件 indata inc和滤波器系数文件firin.inc添加在 fir 工程所在的文件夹中,然后给工程中添加fi数字滤波器的汇编程序fir.asm 如下:.mr s.globals rt.def start,_c_n 0 in e

10、. e 1.set 6.cop ind ta inc copy " irdata i c". a autput sac124 fir_dp .usect "fi vars",0d_fin us t fi _vars" ， d_fo t usect fir_v ar ", 1 c ff b.usect fir_ o ",nda ab f et i _bfr",bo.us ct "stac , 0fh tos. s ct " ta k",1 t. g ar ,i ex_ .asg ar ,

11、 data_ ? asg ar5， cof p? asg a 6,in uf p.asg ar7, u uf p_c it00: b ta t pnopstar :stm# offt b ， cof_p rpt n 1 pd #coff_fir, *coff_p+ stm #index,n e _pstm#d ta uf, ta_ ptz，# -1 st a, *d ta_p+s m#(d buf 1),data_pst #co f b, c f_p f r_task:st #inp t，inbuf p t #ou put,out uf p m#ks-1, brc ptd loop-1 stm

12、 # , k d *inbuf_p+, afi fi te :s l a,*d a_p+% rptza, n-1 ac * a a p0 , *coff_p , a sth , u p+loop:ee d be nd nd4. 对应以上 fi滤波器的汇编程序编写链接文件fir. md 如下：fir.o j-m fir.map-ofir. ut m m rpa e 0： r ( ix ） :o igin 0080， en h=1000hage 1: ntram1( w) : ri 2 00 ,ln th=02 h?intram2(rw) :origi=2600 ,len h= 100h tra

13、3(rw) : igin 7 0h,leng h= 10?intram4( w)：or i =2800h,lengt =0 40h?b2（ rw) :o igin= 70h,length 10h cti ns.tex ： >rom page 0. ta :>i t a 1pa1 fir_cof :>i tr 2 page 1 f b r: >i t am pae 1 fir_vars: int am4 pa e1 stac :>b pa1六、实验结果及截图1. 将程序编译链接无误后加载程序,然后运行程序 ,然后在入口地址为0x00a0 下查看输入信号波形 ,输入混频信号的时域和频域波形图如下:图 1三种叠加信号的时域波形图三种叠加信号的频域图2. 在入口地址为 0x2400 下查看输出信号波形，下面为输入混频信号经过设计的fr器滤波后的时域（图3) 和频域（图 4) 波形的输出图像 :图 3经 fr 滤波器滤波后的信号时域图图 4经 fir 滤波器滤波后的信号频域图七、总结通过图 2 与图 4 的分析比较 , 可以很清楚地看出 , 本次设计的 fr 滤波器滤可以较好的滤除噪声信号 , 保留目标信号。进