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1、北 华 航 天 工 业 学 院课程设计报告（论文） 设计课题：DSP的FIR数字滤波器的设计专业班级： B11211 学生姓名： 张斌 指导教师： 李迎春 设计时间： 2014.05.30 北华航天工业学院电子工程系基于DSP的FIR数字滤波器课程设计任务书姓 名：张斌专 业：电子信息工程班 级：B11211指导教师：李迎春职 称：课程设计题目：基于DSP的FIR数字滤波器的设计已知技术参数和设计要求：1设计一个采样频率为32KHz，截止频率约为6.5KHz的低通FIR滤波器，要求阻带衰减大于50dB。FIR滤波器的DSP编程采用C语言实现。在CCS Simulator 中调试。调试成功后，进
2、行以下步骤。 2由实验箱信号发生器产生4KHz的模拟方波信号，然后进行AD转换，存放在内存单元中观察这些数据的波形，然后通过DA转换后输出，在示波器上观察输出方波信号。3在串口数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器。对采集的方波信号进行数字低通滤波得到基波分量，存放在内存单元中观察这些数据的波形，并将滤波得到的基波分量通过DA转换后输出，在示波器上观察输出信号。 4扩展要求（根据实际进度选做）：1）对采集的方波信号进行FFT变换，在CCS中分析方波频谱。2）采集4KHz的模拟三角波或正弦波信号，并在CCS中进行Huffman编码所需仪器设备：示波器，通用PC一台，ICETEK-51
3、00USB仿真器一台，成果验收形式：参考文献：ICETEK-VC5509-A指导书3.3-v3TM时间安排第1单元 发设计任务书，明确设计任务、技术要求，查找资料。第2、3单元 FIR滤波器设计及DSP编程。第4、5单元学习和掌握TMS320VC5509A片上A/D的使用。第6、7单元学习D/A转换器与TMS320VC5509A的接口与使用方法。第8单元 在数据的采集和发送程序中插入设计好的FIR低通滤波器，在示波器上观察输出信号。第9单元 撰写课程设计报告。第10单元 课程设计答辩。指导教师：李迎春 教研室主任： 2014年5 月 30 日注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附
4、页。课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。 目 录第1章 绪论.41.1设计背景.41.2设计要求.41.3设计思路简介.4第2章 系统开发平台与环境.51.1 CCS开发环境.52.2 SEED-DEC2812开发实验箱.5第3章 FIR滤波器设计过程.53.1 FIR滤波器设计总框图.53.2 FIR滤波器设计的原理.63.3 FIR滤波器的设计法.6第4章 系统软件设计.74.1程序源代码.7第5章 系统仿真.115.1仿真设置.145.2 仿真图.14第6章 总结.15参考文献.15第1章 绪论1.1设计背景在信号处理中，滤波占有十分重要的地位。数字滤波是数
5、字信号处理的基本方法。数字滤波与模拟滤波相比有很多优点，它除了可避免模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外，还能满足滤波器对幅度和相位的严格要求。低通有限冲激响应滤波器(低通FIR滤波器)有其独特的优点，因为FIR系统只有零点，因此，系统总是稳定的，而且容易实现线性相位和允许实现多通道滤波器。DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C54X作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现FIR滤波器。对数字滤波器而言,从实现方法上,有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器
6、之分。由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是FIR系统有自己突出的优点:系统总是稳定的;易实现线性相位;允许设计多通带(阻带)滤波器。其中后两项是IIR系统不易实现的。1.2设计要求利用C语言在CCS环境中编写一个FIR滤波器程序，并能利用已设计好的滤波器对常用信号进行滤波处理。1.3设计思路简介在TMS320C55x系统开发环境CCS（Code Composer Studio）下对FIR滤波器的DSP实现原理进行讨论。利用C语言设计相应的滤波器，通过实验仿真，从输入信号和输出信号的时域和频域曲线可看出在DSP上实现的FIR滤波器能完成
7、预定的滤波任务。第2章 系统开发平台与环境1.1 CCS开发环境CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具，它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试，它能够加速开发进程，提高工作效率。CCS提供了基本的代码生成工具，它们具有一系列的调试、分析能力。CCS支持如下图1.1所示的开发周期的所有阶段。图 1.1第3章 FIR滤波器设计过程3.1 FIR滤波器设计总框图FIR滤波器设计总框图如图3.2 FIR滤波器设计的原理设a i(i=0，1，2，N-1)为滤波器的冲激响应,输入信号为x(n),则FIR滤波器的输入输出关系为：FIR滤波器的结构如图3.2所示：图3.2 FIR滤波器的结构3
8、.3 FIR滤波器的设计方法循环缓冲算法:对于N级的FIR滤波器，在数据存储器中开辟一个称之为滑窗的N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本。每次输入新的样本时，一新样本改写滑窗中的最老的数据，而滑窗中的其他数据不需要移动。利用片内BK（循环缓冲区长度）寄存器对滑窗进行间接寻址，环缓冲区地址首位相邻。下面，以N=5的FIR滤波器循环缓冲区为例，说明循环缓冲区中数据是如何寻址的。5级循环缓冲区的结构如图3.3所示，顶部为低地址。图3.3 循环缓冲区的结构当第一次执行完之后，间接寻址的辅助寄存器指向x(n-4)。然后，从I/O口输入数据x(n+1)，将原来存放x(n-4)的数据存储单元改写为
9、x(n+1)。接着，进行第二次乘法累加运算，最后指向x(n-3)。然后从I/O口输入数据x(n+2) ，将原来存放 x(n-4)的数据存储器单元改写为x(n+2)。第4章 系统软件设计4.1程序源代码4.1.1 FILTER.c代码：#include DSP28_Device.h#include filter.h#include ext_inf.hunsigned int DataLong=1024;unsigned int i,j;unsigned int k= 0;unsigned short Ad_data2048;short Ad_data_signed2048;short filte
10、r_result1024;unsigned int convcount = 0;volatile unsigned int adconvover =0;interrupt void ISRTimer2(void);interrupt void ad(void);void main(void)/*初始化系统*/InitSysCtrl();/*关中断*/DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000;/*初始化PIE中断*/InitPieCtrl();/*初始化PIE中断矢量表*/InitPieVectTable(); /初始化cputimer InitCpuTimers(); /*
11、设置中断服务程序入口地址*/EALLOW;PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2;PieVectTable.ADCINT = &ad;EDIS; /*开中断*/IER |= M_INT1; /ADC中断EINT; ERTM;/*设置CPU*/DINT;ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 22); StartCpuTimer2(); /*开中断*/IER |= M_INT14;EINT;InitAdc();for(;)if (adconvover=1) /*fir滤波处理*/ for(i=0;i=16); _nassert(n=16); for
12、(j=0;jm;j+) acc=0; for(i=0;i=m) break; else y0=(long)xi+j*(long)hi; acc=acc+y0; *y+=(short)(accs); 第5章 系统仿真5.1仿真设置1.fir_filter(Ad_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROUND_FIR)和adconvover=0处设置断点2.在Graph Property Dialog中设置Start Address和Display Type如图5.1、图5.2、图5.3、图5.4图 5.1图 5.2图 5.3图 5.
13、43.设置实验板输入信号的参数，再运行程序得到仿真图。5.2 仿真图（1）噪声三角波，频率为4KHz，振幅为800mV。滤波前的波形如图5.9和图5.10，滤波后的波形如图5.11和图5.12。图 5.9图 5.10图 5.11图 5.12第6章 总结FIR滤波器的设计是数字信号处理技术的基础，也是DSP芯片的重要组成部分。FIR滤波器性能的好坏直接影响着DSP的运行速度和精度，对现代电子技术的发展起决定性作用，FIR滤波器的设计在以后的一段相当长的时间里将持续主导DSP，而DSP随着电子技术的不断发展，应用领域愈来愈广泛。这次课程设计实现了一个简单的FIR滤波器的设计，在罗老师的精心指导和帮助以及自己上网查找资料，较好的完成了课程设计的任务并达到了理想的目的。在这里我对罗老师表示感谢，感谢她的耐心和热心。通过这次课程设计使我对DSP芯片有了更深一步的了解，也不断的强化了自己的基础知识。