DSP原理及应用课程设计方案任务说明书

“ＤＳＰ原理及应用”课程设计任务说明书电子通信工程系设计任务1、利用Mａｔｌａb软件的ＦDAToｏl工具设计FIR滤波器,并提取滤波器参数；2、在ＣCS集成开发环境下，利用第1步得到的滤波器参数，利用窗函数法设计FＩR滤波器程序，观察输入信号及滤波后得到的输出信号的时域波形及ＦＦTMagnｉtude波形;３、利用TＭＳ32０F28１2的ADＣ片内外设的外围电路实时采集的混频信号数据，使用１个51阶的FIR低通滤波器,在ＣCＳ中设计FIR滤波器程序实现滤波，观察相关波形及滤波效果，通过ＳCＩ接口将数据传送到计算机上；4、(选做)利用TＩ公司的ＴＬV3２0ＡIC23高性能立体声音频Codeｃ芯片,通过MIＣ或音频接口采样音频信号,对采样的音频信号做滤波运算,进行低音加重处理，再将运算过的音频数据通过扬声器播放出来。相关设备PC机,CCS集成开发环境,EXPＩV型实验箱，XDS5１0仿真调试器，Matlab软件设计原理有限冲击响应数字滤波器的基础理论；滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络,使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号。滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标,再通过计算,使物理可实现的实际滤波器频率响应特性逼近给出的频率响应特性。ＦIR数字滤波器系统的传递函数为：（1)由此得到系统的差分方程：（2)若ＦＩR数字滤波器的单位冲激响应序列为h（ｎ），它就是滤波器系数向量b(n)。传统的滤波器分析与设计均使用繁琐的公式计算,转变参数后需要重新运算，从而在分析与设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量格外大.这里应用MATLAB设计ＦIR滤波器，依据给定的性能指标设计一个H（z),使其逼近这一指标，进而计算并确定滤波器的系数b(n），再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出，与设计要求进行比较,对设计的滤波器进行优化。设计完成之后将得到FIＲ滤波器的单位冲激响应序列ｈ（n）的各个参数值。程序流程图无限循环初始化无限循环初始化输入低通滤波器各频率参数构建滤波器频域特性波形使用FDATool提取滤波器参数或用FIR滤波器计算程序计算得到滤波器参数构建FIR滤波器进行滤波熟识CCS集成开发环境的使用，能对程序进行跟踪,分析结果；熟识SCI外设接口的相关知识,能通过串行口与PＣ机进行通信。应用基础使用Mａｔlab中的Fdａｔoｏl设计滤波器（本文以ＦIR低通滤波器为例)FＤATｏｏl（FilterＤｅsign＆AnａｌysisＴｏol）是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATＬAB６.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱(ＦilteｒDｅｓｉgｎToolｂｏｘ）。FDATｏol界面为滤波器设计供应了一个交互式的设计环境，用户可以依据对幅值和零极点图的设置,设计几乎全部的基本的常规滤波器，包括FＩR和IIR的各种设计方法,它们都具有标准的频率带宽结构。采纳FDATooｌ设计法时其界面的上半部分为特性区，用来显示滤波器的各种特性；下半部分为参数设定区,用来设定滤波器的各种参数。首先在命令窗口键入FDAtool命令，启动滤波器设计分析器,调出FDAtoｏl界面，如图１所示。图１FDAＴooｌ界面在FilteｒTyｐe选项中选Loｗpaｓｓ,在ＤeｓigｎMetｈod中选择FIR滤波器,接着在ＦＩＲ中选择Winｄｏｗ（窗函数)法。然后在ＦilteｒOｒdｅr中选择SｐｅｃiｆyOrｄeｒ（为指定阶数），输入数值为“2４”；在Opｉtiｏns框中选中“SｃalｅPaｓｓbanｄ”;在窗类型(Window：)下拉框选择“Blaｃkman”.在ＦreｎｑuencySｐｅcｉfｉｃation选项中，将fs（为采样频率）、fｃ(为通带截止频率)中分别键入3０0０0Hz和９６０0Hｚ.点击“ＤｅsignFｉltｅｒ”按钮,完成滤波器的设计。简略参数及设计成功后的结果如图2所示.图２ＦＩR低通滤波器设计 设计完成后,可以通过菜单选项Analyｓis来分析滤波器的幅频响应和相频响应特性。点击Anaｌysiｓ中的ＭａｇnituｄｅResｐonsｅ和ＰhaｓeResponse对幅频和相频响应进行分析。在FDＡＴｏol中，选择Tａrgeｔｓ－〉ＧｅｎｅrａteCＨeadｅr．．．,如图３所示。图3导出滤波器系数点击Gｅnerａte按钮，选择路径，即可输出前一步设计出的ＦIR滤波器的系数表.(默认的系数表文件为fdａcｏefs。h）在Matlab中打开得到的ｆdacoｅfs。h的文件，如图４、图5所示。图４查看fｄaｃoeｆs。h文件图5fｄａcoefs.h文件中的系数表取系数表中的数据小数点后3位有效值，得到如下内容:cｏnstfloatB[２５］＝｛０．０，０．0，0。00１，-0．０02，－0．０0２，０．01，－0.0０９，—０．０1８,0.０4９，—0。０２,－0.1１，０。28,0。64,0．28,－０．1１，—０．02,０。０49,-０。018，-０。０09，0．01，-0．0０2，—０．0０2，0．0０1,0．0，０。0}；在CCS中编写FIR滤波器程序（以C语言为例）(１）实验筹备设置软件仿真模式,启动CＣS。（2）建立工程建立一个文件夹,存放在Ｄ:＼FIR，将Ｄ:\课程设计\ＦIR滤波器\Fｉr源程序文件夹下的工程全部复制到Ｄ:\FIＲ，在ＣCS中打开D:\FIR\fｉｒ＼ｆｉｒ.pjt工程，就会得到如图6所示的工程界面。图6FIＲ工程示例（３）编译生成fiｒ。oｕt文件，通过Ｆilｅ->LｏａdPrｏｇｒam…装载该文件.（４）设置波形时域观察窗口。选择菜单Vｉew→Graph→Tｉme/Freqｕenｃy…，分别进行如图7、图8所示设置。图７输入数据时域波形观察图8滤波后输出波形观察（５）设置频域观察窗口，选择菜单Ｖiew→Gｒaph→Timｅ/Ｆreｑueｎcy…，分别进行如图9、图１0所示设置。图９输入数据ＦFT分析图形观察图１0滤波后输出数据的ＦＦT图形观察（６)设置断点。在程序ｆｉr.ｃ中，有注释断点的语句上设置软件断点。（7)运行并观察结果。选