dsp軟件課程設(shè)計(jì)---fir濾波器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 緒論..............................................1</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)背景.............................................1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)要求....

2、.........................................1</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)思路簡介.........................................1</p><p>　　第2章 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)與環(huán)境.................................2</p><p>　　1.1 CCS開發(fā)環(huán)境

3、.........................................2</p><p>　　2.2 SEED-DEC2812開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱..............................2</p><p>　　第3章 FIR濾波器設(shè)計(jì)過程...............................3</p><p>　　3.1 FIR濾波器

4、設(shè)計(jì)總框圖.................................3</p><p>　　3.2 FIR濾波器設(shè)計(jì)的原理.................................3</p><p>　　3.3  FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法................................4</p><p>　　第4章 系統(tǒng)

5、軟件設(shè)計(jì).......................................5</p><p>　　4.1 程序流程圖...........................................5</p><p>　　4.2程序源代碼...........................................6</p><p>　　

6、第5章 系統(tǒng)仿真..........................................11</p><p>　　5.1仿真設(shè)置............................................11</p><p>　　5.2 仿真圖..............................................12</p>

7、<p>　　第6章 總結(jié)..............................................16</p><p>　　參考文獻(xiàn).................................................17</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>

8、;　　1.1設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　在信號(hào)處理中，濾波占有十分重要的地位。數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)處理的基本方法。數(shù)字濾波與模擬濾波相比有很多優(yōu)點(diǎn)，它除了可避免模擬濾波器固有的電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問題外，還能滿足濾波器對(duì)幅度和相位的嚴(yán)格要求。低通有限沖激響應(yīng)濾波器(低通FIR濾波器)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)镕IR系統(tǒng)只有零點(diǎn)，因此，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的，而且容易實(shí)現(xiàn)線性相位和允許實(shí)現(xiàn)多通道濾波器。

9、</p><p>　　DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）與一般的微處理器相比有很大的區(qū)別，它所特有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令集合、數(shù)據(jù)流程方式為解決復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理問題提供了便利，本文選用TMS320C54X作為DSP處理芯片，通過對(duì)其編程來實(shí)現(xiàn)FIR濾波器。</p><p>　　對(duì)數(shù)字濾波器而言,從實(shí)現(xiàn)方法上,有FIR濾波器和無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器之分。由于FIR濾波器只有零點(diǎn),因此這一類系統(tǒng)不像I

10、IR系統(tǒng)那樣易取得比較好的通帶與阻帶衰減特性。但是FIR系統(tǒng)有自己突出的優(yōu)點(diǎn):①系統(tǒng)總是穩(wěn)定的;②易實(shí)現(xiàn)線性相位;③允許設(shè)計(jì)多通帶(阻帶)濾波器。其中后兩項(xiàng)是IIR系統(tǒng)不易實(shí)現(xiàn)的。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　利用C語言在CCS環(huán)境中編寫一個(gè)FIR濾波器程序，并能利用已設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)常用信號(hào)進(jìn)行濾波處理。</p>

11、;<p><b>　　1.3設(shè)計(jì)思路簡介</b></p><p>　　在TMS320C54x系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境CCS（Code Composer Studio）下對(duì)FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行討論。利用C語言設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，通過實(shí)驗(yàn)仿真，從輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的時(shí)域和頻域曲線可看出在DSP上實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器能完成預(yù)定的濾波任務(wù)。</p><p>　　第2

12、章 系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)與環(huán)境</p><p>　　1.1 CCS開發(fā)環(huán)境</p><p>　　CCS提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測試，它能夠加速開發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。</p><p>　　CCS提供了基本的代碼生成工具，它們具有一系列的調(diào)試、分析能力。CCS支持如下圖1.1所示的開發(fā)周期的所有階段。</p&g

13、t;<p><b>　　圖 1.1</b></p><p>　　2.2 SEED-DEC2812開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱</p><p>　　SEED-DECxxxx系列嵌入式DSP開發(fā)板本著模塊化、總線型、開放式、系列化的設(shè)計(jì)思想，采用統(tǒng)一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，以多種典型DSP處理器構(gòu)成具有標(biāo)準(zhǔn)總線和相同物理尺寸的高性能嵌入式DSP開發(fā)板。</p&g

14、t;<p>　　SEED-DEC2812 嵌入式DSP開發(fā)板原理框圖如圖1.2所示：</p><p><b>　　圖 1.2</b></p><p>　　第3章 FIR濾波器設(shè)計(jì)過程</p><p>　　3.1 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖</p><p>　　FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖如圖3.1所示</p&g

15、t;<p>　　圖3.1 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖</p><p>　　3.2 FIR濾波器設(shè)計(jì)的原理</p><p>　　設(shè)a i(i=0，1，2，…，N-1)為濾波器的沖激響應(yīng),輸入信號(hào)為x(n),則FIR濾波器的輸入輸出關(guān)系為：         </p><p&

16、gt;　　FIR濾波器的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 FIR濾波器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3  FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　循環(huán)緩沖算法:對(duì)于N級(jí)的FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)稱之為滑窗的N個(gè)單元的緩沖區(qū)，滑窗中存放最新的N個(gè)輸入樣本。每次輸入新的樣本時(shí)，一新樣本改寫滑窗中的最老的數(shù)據(jù)，而滑窗中的其他

17、數(shù)據(jù)不需要移動(dòng)。利用片內(nèi)BK（循環(huán)緩沖區(qū)長度）寄存器對(duì)滑窗進(jìn)行間接尋址，環(huán)緩沖區(qū)地址首位相鄰。下面，以N=5的FIR濾波器循環(huán)緩沖區(qū)為例，說明循環(huán)緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)是如何尋址的。5級(jí)循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，頂部為低地址。</p><p>　　圖3.3 循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　當(dāng)?shù)谝淮螆?zhí)行完之后，間接尋址的輔助寄存器指向x(n-4)。然后，從I/O口輸入數(shù)據(jù)x(n+1)，將

18、原來存放x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元改寫為x(n+1)。接著，進(jìn)行第二次乘法累加運(yùn)算，，最后指向x(n-3)。然后從I/O口輸入數(shù)據(jù)x(n+2) ，將原來存放 x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元改寫為x(n+2)。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 程序流程圖</b></p><p>　　程序流程圖如圖4.1

19、所示</p><p>　　圖4.1 程序流程圖</p><p><b>　　4.2程序源代碼</b></p><p>　　4.2.1 FILTER.c代碼：</p><p>　　#include "DSP28_Device.h"</p><p>　　#include &quo

20、t;filter.h"</p><p>　　#include "ext_inf.h"</p><p>　　unsigned int DataLong=1024;</p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　unsigned int k= 0;</p><p>

21、;　　unsigned short Ad_data[2048];</p><p>　　short Ad_data_signed[2048];</p><p>　　short filter_result[1024];</p><p>　　unsigned int convcount = 0;</p><p>　　volatile unsigne

22、d int adconvover =0;</p><p>　　interrupt void ISRTimer2(void);</p><p>　　interrupt void ad(void);</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p&

23、gt;<b>　　/*初始化系統(tǒng)*/</b></p><p>　　InitSysCtrl();</p><p><b>　　/*關(guān)中斷*/</b></p><p><b>　　DINT;</b></p><p>　　IER = 0x0000;</p><p&

24、gt;　　IFR = 0x0000;</p><p>　　/*初始化PIE中斷*/</p><p>　　InitPieCtrl();</p><p>　　/*初始化PIE中斷矢量表*/</p><p>　　InitPieVectTable();</p><p>　　//初始化cputimer</p>&

25、lt;p>　　InitCpuTimers();</p><p>　　/*設(shè)置中斷服務(wù)程序入口地址*/</p><p><b>　　EALLOW;</b></p><p>　　PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2;</p><p>　　PieVectTable.ADCINT = &

26、amp;ad;</p><p><b>　　EDIS; </b></p><p><b>　　/*開中斷*/</b></p><p>　　IER |= M_INT1; //ADC中斷</p><p><b>　　EINT; </b></p><p&

27、gt;<b>　　ERTM;</b></p><p><b>　　/*設(shè)置CPU*/</b></p><p><b>　　DINT;</b></p><p>　　ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 22);</p><p>　　Start

28、CpuTimer2();</p><p><b>　　/*開中斷*/</b></p><p>　　IER |= M_INT14;</p><p><b>　　EINT;</b></p><p>　　InitAdc();</p><p>　　for(;;){<

29、/p><p>　　if (adconvover==1){</p><p>　　/*fir濾波處理*/</p><p>　　for(i=0;i<DataLong;i++)</p><p>　　Ad_data_signed[i]=(short)(Ad_data[i]-0x5300); fir_filter(Ad_data_signed,h

30、fir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROUND_FIR);</p><p>　　adconvover=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></

31、p><p>　　interrupt void ad(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IFR=0x0000;</p><p>　　PieCtrl.PIEACK.all=0xffff;</p><p>　　if(adconvover==0){</p>

32、<p>　　Ad_data[convcount] = AdcRegs.RESULT0;</p><p>　　convcount++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (convcount==DataLong){</p><p>　　convcount=0;</p>

33、<p>　　adconvover=1;//接滿標(biāo)志</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　interrupt void ISRTimer2(void)</p><p><b>　　{</b></

34、p><p>　　AdcRegs.ADC_ST_FLAG.bit.INT_SEQ1_CLR=1;</p><p>　　AdcRegs.ADCTRL2.bit.SOC_SEQ1=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.2.2 FIR_filter.c代碼：</p><p>

35、　　//const short x[]:輸入信號(hào)的緩沖數(shù)組，short類型</p><p>　　//const short h[]：濾波器的系數(shù)數(shù)組，short類型</p><p>　　//short y[]：輸出信號(hào)的緩沖數(shù)組，short類型</p><p><b>　　//n:濾波器長度</b></p><p>　　

36、//m:輸入信號(hào)的長度，即x[]的長度</p><p>　　//s:生成整型的濾波器系數(shù)時(shí)使用的移位數(shù)目</p><p>　　void fir_filter(const short x[],const short h[],short y[],int n,int m,int s)</p><p><b>　　{</b></p>&l

37、t;p><b>　　int i,j;</b></p><p><b>　　long y0;</b></p><p><b>　　long acc;</b></p><p>　　_nassert(m>=16);</p><p>　　_nassert(n>=16)

38、;</p><p>　　for(j=0;j<m;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　acc=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<n;i++)</p><p><b>　　{</b>&

39、lt;/p><p>　　if(i+j>=m) </p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　y0=(long)x[i+j]*(long)h[

40、i];</p><p>　　acc=acc+y0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　*y++=(short)(acc>>s);</p><p><b>　　}</b><

41、/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)仿真</b></p><p><b>　　5.1仿真設(shè)置</b></p><p>　　1.fir_filter(Ad_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,Da

42、taLong,ROUND_FIR)和adconvover=0處設(shè)置斷點(diǎn)</p><p>　　2.在Graph Property Dialog中設(shè)置Start Address和Display Type如圖5.1、圖5.2、圖5.3、圖5.4</p><p><b>　　圖 5.1</b></p><p><b>　　圖 5.2</

43、b></p><p><b>　　圖 5.3</b></p><p><b>　　圖 5.4</b></p><p>　　3.設(shè)置實(shí)驗(yàn)板輸入信號(hào)的參數(shù)，再運(yùn)行程序得到仿真圖。</p><p><b>　　5.2 仿真圖</b></p><p>　　

44、（1）標(biāo)準(zhǔn)矩形波，頻率為300Hz，振幅為800mV。濾波前的波形如圖5.5和圖5.6，濾波后的波形如圖5.7和圖5.8。</p><p><b>　　圖 5.5</b></p><p><b>　　圖 5.6</b></p><p><b>　　圖 5.7</b></p><p&

45、gt;<b>　　圖 5.8</b></p><p>　?。?）噪聲三角波，頻率為400Hz，振幅為800mV。濾波前的波形如圖5.9和圖5.10，濾波后的波形如圖5.11和圖5.12。</p><p><b>　　圖 5.9</b></p><p><b>　　圖 5.10</b></p>

46、;<p><b>　　圖 5.11</b></p><p><b>　　圖 5.12</b></p><p><b>　　第6章 總結(jié)</b></p><p>　　FIR濾波器的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的基礎(chǔ)，也是DSP芯片的重要組成部分。FIR濾波器性能的好壞直接影響著DSP的運(yùn)行速度和

47、精度，對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展起決定性作用，F(xiàn)IR濾波器的設(shè)計(jì)在以后的一段相當(dāng)長的時(shí)間里將持續(xù)主導(dǎo)DSP，而DSP隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域愈來愈廣泛。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的FIR濾波器的設(shè)計(jì)，在羅老師的精心指導(dǎo)和幫助以及自己上網(wǎng)查找資料，較好的完成了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)并達(dá)到了理想的目的。在這里我對(duì)羅老師表示感謝，感謝她的耐心和熱心。通過這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)DSP芯片有了更深一步的了解，也

48、不斷的強(qiáng)化了自己的基礎(chǔ)知識(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999年</p><p>　　[2]孫宗瀛,謝鴻林.TMS320C5xDSP原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002年</p><p>　　[3]喬瑞萍