DSP课程设计FIR滤波器设计说明书

专业资料DSF课程设计报告题目：FIR滤波器设计学院：电气信息学院专业：通讯工程姓名:学号:专业资料指导老师：曹玉英word圆满格式DSP课程设计报告一、设计目标设计一个FIR高通滤波器，通带界限频次为2khz,通带纹波小于1dB,采样频次为8khz，实现当多个频次的输入信号输入时只保存大于2khz的信号功能，此中FIR滤波器的设计可以用MATLA窗函数法进行。二、算法研究FIR的原理和参数生成公式FIR数字滤波器是非递归性的线性时不变因果系统，这样的系统的差分方程能够表示为：(2.1)令输入信号x(n)=S(n),代入(2.1)式，有=aoS(n)+a1S(n-1)+???+an-1S[n-(N-1)](2.2)这时的y(n)即为冲激响应h(n)。由(2.2)式很简单获得h(0)=a0，h(1)=a1,???,h(N-1)=an-1；又由(2.2)式可知，当n<0以及n>N-1时，h(n)=0,即这个系统的冲激响应是有限长度的，这样的滤波器就叫做有限冲激响应(FIR)滤波器。将a=h()(=,,???，代入(2.2)式，获得N-1)(2.3)将(2.3)式的两边进行z变换后，能够获得FIR滤波器的系统函数:(2.4)又由(2.4)式，有所以，FIR滤波器的系统函数H(z)的极点都位于z=0处，为N-1阶极点；而N-1个零点由冲激响应h(n)决定，一般来说，能够位于有限z平面的任何地点。因为FIR数字滤波器的极点都集中在单位圆内的原点z=0处，与系数h(n)没关，所以FIR滤波器老是坚固的，这是FIR数字系统的一大长处。2.利用MATLA计算滤波系数用来设计标准频次响应的鉴于窗函数的FIR滤波器，可实现加窗线性相位FIR数字滤波器的设计。语法：b=fir1(n,Wn)b=fr(,W,‘ftpe')b=fir1(n,Wn,Window)3DSP课程设计报告b=fir1(,W,‘ftpe',wdow)滤波器的阶数；Wn滤波器的截止频次；ftype:用来决定滤波器的种类，当ftype=high时，可设计高通滤波器；当ftype=stop时，可设计带阻滤波器；Window用来指定滤波器采纳的窗函数种类，其默认值为汉明窗。3.编写产生滤波器输入信号的程序输入信号应当最少包含两种频次成分的正弦信号，一种信号频次小于2000hz,—种信号频次大于2000hz。能够再MATLAB^产生，也可编写DSF程序产生。三、开发平台1.MATLABMATLAB^美国MathWorks企业出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包含MATLA和Simulink两大多数。MATLA是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks企业宣告的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动向系统的建模和仿真等诸多兴盛功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必然进行有效数值计算的众多科学领域供给了一种全面的解决方案，并在很大程度上挣脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编写模式，代表了现在国际科学计算软件的先进水平。2.CCSCCS（CdeComposerStudio）是TI企业推出的针对TMS320系列DSP的集成开发环境。在CCS下，开发者可对软件进行编写，编译，调试，代码性能测试和项目管理等所有工作，并能将程序下载到目标DSP上运转调试。在一个开放式的插件构造下，CCS内部集成了以下软件工具：1）C5000代码产生工具（包含C5000的编译器，汇编优化器，汇编器和连结器）；2）软件模拟器（Simulator）；3）及时基础软件DSP/BIO少；4）主机与目标机之间的及时数据互换软件RTD义；5）及时分析和数据可视化软件；CCS不只拥有一系列的调试、分析能力，还供给了及时分析和数据可视化功能，大大降低了DSP系统的开发难度，使开发者能够将精力集中在应用开发上。四、参数计算1.利用MATLA计算滤波系数利用MATLA中的FDATOO设计滤波器参数设置如图4-1，频域波形如图4-2。此中FDATool（FilterDesignandAnalysisTool）是MATLA信号办理工具箱的一种综合、简单的图形用户工具。经过该工具供给的先进可视化滤波器集成设计环境，用户能够方便地设计几乎全部的常例滤波器，包含FIR和IIR的各种设计方法。本次设计利用高通滤波器，选择最小滤波器阶次，采样频次Fs为4DSP课程设计报告8Khz，阻带界限频次为1800hz，通带频次设置为2000hz。参数设置达成后，点5DSP课程设计报告击designfilter，即可生成以下滤波器的时域与频域图像图4-2设计滤波器的频域波形选择Targets中的Codecomposerstudio(r)IDE,如图4-3示，在出现的对话框中选择输出文件种类为Cheaderfile，输出系数种类为signed16-bitinteger。点击OK,选择路径，即可输出前一步设计出的FIR滤波器的系数表。图4-3生成滤波器系数表文件2.利用MATLA生成输入信号假定输入信号包含两种频次成分，此中一个信号频次设置为800hz，另一个设置为2500hz，用MATLAB^生，代码以下：i=0:1:255;xto_ccs=round((sin(2*pi*[i]*800/8000)+sin(2*pi*[i]*2500/8000))*32768/2)fid=fopen('input.dat','w');%翻开文件6DSP课程设计报告fprintf(fid,'16511000\n');%输出文件头fprintf(fid,'%d\n',xto_ccs);%输出7DSP课程设计报告fclose(fid);单击编译后生成input.dat文件五、源程序#include"stdio.h"#include"fdacoefs.h"#defineN111II#defineLEN200II

II滤波系数文件FIR滤波器的级数+1，本例中滤波器级数为待110滤波的数据长度longyn;intinput[LEN];IIintoutput[LEN];IIvoidmain(){inti,j;int*x;for(j=0;j<LEN-1;j++){x=&input[j];yn=0;for(i=0;i<N-1;i++)yn+=B[i]*(*x++);output[j]=yn>>15;}while(1);

1.C语言主程序:输入缓冲，在仿真时将从内存载入输出缓冲，直接寄存在内存中}2.cmd连结器文件MEMORY{PAGE0:EPROG:o=0x1400,l=0x7c00VECT:o=0xff90,l=0x80PAGE1:USERREGS:o=0x60,l=0x1cBIOSREGS:o=0x7c,l=0x4IDATA:o=0x80,l=0x13808DSP课程设计报告EDATA:o=0x1400,l=0x8000EDATA1:o=0x9400,l=0x4c00}SECTIONS{.vectors:{}>VECTPAGE0.sysregs:{}>BIOSREGSPAGE1.trcinit:{}>EPROGPAGE0.gblinit:{}>EPROGPAGE0.frt:{}>EPROGPAGE0.text:{}>EPROGPAGE0.cinit:{}>EPROGPAGE0.print:{}>EPROGPAGE0.sysinit:{}>EPROGPAGE0.bss:{}>IDATAPAGE1.far:{}>IDATAPAGE1.const:{}>IDATAPAGE1.switch:{}>IDATAPAGE1.sysmem:{}>IDATAPAGE1.cio:{}>IDATAPAGE1.MEM$obj:{}>IDATAPAGE1.sysheap:{}>IDATAPAGE1.stack:{}>IDATAPAGE1}六、调试过程1.编译程序新建工程文件“Iug”，依据五中要求输入c语言源程序及cmd文件，将.c,.cmd,.lib加入工程中，rebuildall。调试结果如图6-1示。匚gtgls'biny15叩“-?"Debug.lkf11<Linking>BuildComplete,0Errors,□Warnings,0Remarks.图6-1rebuildall结果导入程序9DSP课程设计报告点击file按钮，选择loadprogram，增添刚刚生成的liuying0202.out文件。如图6-2示。图6-2加入.out文件导入数据点击file按钮，选择data中的load...选项，将利用MATLA生成的input.dat文件导入输入的信号波形文件，如图6-3示，点击确立后，弹出设置对话框，将导入的数据文件的初步地点设置为input，数据长度为200,page选择data，详细如图6-4示。10DSP课程设计报告电LoadDataliras(I).[DSPd-H?rf曲▼Tinput.dat2015/7/61^20图6-3导入数据文件LeadingFileintoMemoryLengthF述E；CancelK?lp图6-4设置导入数据格式设置察看窗口点击view按钮，选择graph中的time/frequency...进行设置,初步地点分别设置为:input和output，数据大小设置为：200,采样频次设置为8Khz。如图6-5示。图6-5设置察看窗口七、实验结果及分析输入信号如图7-1是输入信号时域波形，图7-2是输入信号频域波形输出信号如图7-3是输出信号时域波形，图7-4是输出信号频域波形11DSP课程设计报告图7-1输入信号时域波形图7-2输入信号频域波形图7-3输出信号时域波形图7-4输出信号频域波形3.结果分析经过四个察看窗口能够显然的察看到，本次设计的滤波器将频次为800hz的信号滤除，只留下了频次为2500hz的信号，实现了高通滤波器的滤波功能。但滤波的见效未达到最好，有必然搅乱存在。12DSP课程设计报告八、总结采纳MATLAB^件来协助DSP平台实现FIR高通数字滤波器，大大简化了数字滤波器的设计，经过MATLA的FDATOO将滤波器的设计可视化，使设计滤波器变得简单易行，最后经过CCS软件的仿真图形说了然该设计考证的方法都是可行的，该设计成功的实现了高通滤波器的功能。经过本次课程设计，加深了对DSP课程见解的理解，坚固了讲堂上所学的理论知识，并能很好的理解和掌握数字信号办理中的基本见解、基本源理、基本方法。同时掌握编程方法和解决实质冋题的技巧。13参照资料：周利清等邹彦等曹玉英王秀芳等

DSP课程设计报告《数字信号办理》北京邮电大学第一版社2014年DSP原理及应用》电子工业第一版社2014年＜dsp＞实验指导书》西南石油大学2014年《鉴于MatLab与DSP勺滤波器的迅速设计方法》现代计算机，2008,总第二七七期：97~99《FIR滤波器的设计——使用Matlab和CCS2009年14DSP课程设计报告增补部分一、改正程序实现低通滤波器：111

f\|滤波系数文件改正如图补1-1示二、改正程序实现带通滤波器1.改正滤波系数文件如图补2-1示15DSP课程设计报告图补2-12.输入信号为f1=500hz,f2=2400hz,f3=4500hz，利用MATLA生成.dat文件如图补2-2示1-Q1112H;KtO_CCI=IMindx[L]x50Q/lODO0)+rin<2*pi*[i]x24(K/lDODO>+raTi<2*pl，[订*1500/1(1000)]*32TM/3>fi