dsp課程設(shè)計(jì)報(bào)告(fir濾波器的dsp實(shí)現(xiàn))

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　題目 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) </p><p>　　專業(yè)、班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 </p><p>　　主要內(nèi)容、基本要求、主要參考文獻(xiàn)等：</p><p><b>　　1、主要內(nèi)容</b&g

2、t;</p><p>　　(1) 了解FIR濾波器的原理及使用方法</p><p>　　(2) 了解使用MATLAB語言設(shè)計(jì)FIR濾波器的方法</p><p>　　(3) 了解FIR濾波器的DSP設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法</p><p>　　(4) 熟悉數(shù)字信號(hào)處理過程。</p><p><b>　　2、基本要求<

3、;/b></p><p>　　(1) 錄制一段音頻信號(hào)，用實(shí)現(xiàn)FIR實(shí)現(xiàn)濾波過程。</p><p>　　(2) 在CCS中編寫程序，實(shí)現(xiàn)（1）中設(shè)計(jì)的濾波器。</p><p><b>　　3、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）高海林，錢滿義。DSP技術(shù)及其應(yīng)用。清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社。20

4、09</p><p>　?。?）張雄偉，曹鐵勇，陳亮，楊吉斌等。 DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版）。 電子工業(yè)出版社，2009</p><p>　　（3）陳金鷹。DSP技術(shù)及應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　完 成 期 限： 年 月 日 </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：

5、 </p><p>　　課程負(fù)責(zé)人簽名： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄I</b></p><p>　　第一章設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求1</p><p>　　第一節(jié)、設(shè)計(jì)

6、題目1</p><p>　　第二節(jié)、設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　第三節(jié)、設(shè)計(jì)設(shè)備1</p><p>　　第四節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1</p><p>　　第二章設(shè)計(jì)基本原理2</p><p>　　第三章FIR濾波器的MATALAB的設(shè)計(jì)2</p><p>　　第一節(jié)、語音信號(hào)的

7、時(shí)域圖、頻域圖的輸出3</p><p>　　第二節(jié)、啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器3</p><p>　　第三節(jié)、濾波器設(shè)計(jì)4</p><p>　　第四節(jié)、導(dǎo)出FIR濾波器系數(shù)。4</p><p>　　第四章濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)5</p><p>　　第一節(jié)、數(shù)據(jù)的載入6</p><p&g

8、t;　　第二節(jié)、信號(hào)的輸出6</p><p>　　第五章濾波后語音信號(hào)的讀取8</p><p>　　第六章設(shè)計(jì)總結(jié)8</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p><b>　　附錄9</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)的內(nèi)容及

9、要求</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1．熟悉數(shù)字濾波的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法；</p><p>　　2．熟悉FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方

10、法；</p><p>　　3．熟悉FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)方法。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)設(shè)備</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)；DSP硬件仿真器；SZ-DSPF開發(fā)教學(xué)平臺(tái)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)

11、的基本流程：</b></p><p>　　X(t)為自己錄制的一段音頻信號(hào)（語音或者音樂），模數(shù)轉(zhuǎn)換過程即為將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程，數(shù)字信號(hào)處理器完成FIR濾波器的功能，濾波器的系數(shù)由MATLB設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。濾波后的數(shù)據(jù)存下來，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換播放出來。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)基本原理</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)通

12、過用DSP實(shí)現(xiàn)規(guī)定的FIR濾波器，使同學(xué)們了解FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法，及DSP上FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　設(shè)h(n)(n=0,1,2,3…，N-1)為濾波器的單位沖激響應(yīng)序列，輸入信號(hào)為x(n),則 濾波器就是要實(shí)現(xiàn)下列差分方程</p><p>　　假設(shè)濾波器的單位脈沖響應(yīng)為h[0],h[1],h[N-1],x[k]為待濾波的輸入信號(hào)，則濾波器的輸出為：</p&g

13、t;<p>　　進(jìn)行濾波實(shí)際上就是計(jì)算序列的線性卷積。</p><p>　　圖2.1：FIR數(shù)字濾波的結(jié)構(gòu)</p><p>　　FIR濾波器的MATALAB的設(shè)計(jì)</p><p>　　FIR濾波器的設(shè)計(jì)任務(wù)是選擇有限長度的h(n)。使傳輸函數(shù)H(w)滿足設(shè)計(jì)要求。FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法有多種，如窗函數(shù)法、頻率采樣法及其它各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)中利用M

14、ATLABA設(shè)計(jì)濾波器，即得到濾波器系數(shù)。</p><p>　　語音信號(hào)的時(shí)域圖、頻域圖的輸出</p><p>　　[x,fs,bite] =wavread('D:\Windows XP 關(guān)機(jī).wav',[1024 15000]);</p><p><b>　　x=x(:,1);</b></p><p>

15、　　y = abs(fft(x(1:2048)));</p><p>　　subplot(211);plot(x);title('原始信號(hào)');</p><p>　　subplot(212);plot(y);title('頻譜信號(hào)'); </p><p>　　s = round(32767* x);</p><p&

16、gt;　　fid = fopen('D:\Windows XP 關(guān)機(jī).dat','w');</p><p>　　fprintf(fid,'1651 1 0 0 100\n');</p><p>　　for i=1:256</p><p>　　fprintf(fid,'%d\n',s(i));</p

17、><p><b>　　end</b></p><p>　　fclose(fid); </p><p>　　啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器</p><p>　　在MATLAB的start菜單中選擇Toolboxes->Filter Design->Filter Design & Analysis Tools(fdat

18、ool)，或者在命令行中輸入fdatool來啟動(dòng)濾波器設(shè)計(jì)分析器。啟動(dòng)后界面如圖2.2所示：</p><p><b>　　圖2.2：</b></p><p><b>　　濾波器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在選項(xiàng)中選擇或輸入濾波器參數(shù)，然后點(diǎn)擊”Design Filter”按鈕完成濾波器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)成功后的結(jié)果如圖2.3

19、所示。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　導(dǎo)出FIR濾波器系數(shù)。</p><p>　　在fdatool中，選擇Targets->Code Composer Studio?IDE。</p><p>　　在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇輸出文件類型為C.header file,輸出系數(shù)類型為sign

20、ed 16-bit integer，如圖2.4所示。</p><p>　　點(diǎn)擊Generate按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設(shè)計(jì)出的FIR濾波器系數(shù)表。</p><p><b>　　圖2.4</b></p><p><b>　　濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　FIR是將待濾波的數(shù)據(jù)序

21、列與濾波系數(shù)序列相乘后再相加運(yùn)算,同時(shí)要模仿FIR結(jié)構(gòu)中的延遲線將數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中滑動(dòng) 以往的通用處理器或單片機(jī)在進(jìn)行此類乘加運(yùn)算的時(shí)候，都會(huì)耗費(fèi)大量的CPU和總線資源DSP作為專用信號(hào)處理芯片，它在結(jié)構(gòu)上針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,并且增加了特殊的指令專門用于數(shù)字處理。</p><p>　　設(shè)計(jì)好FIR濾波器后，如何寫入到DSP中，使DSP按照設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)低通濾波的效果，本實(shí)驗(yàn)的濾波算法是直接從TMS

22、320C54x的DSPDIB庫中調(diào)用FIR濾波函數(shù)。DSPLIB是一個(gè)為C語言程序員開發(fā)TMS320C54x而建立的經(jīng)過優(yōu)化的DSP函數(shù)庫。在工程中要添加頭文件“*.h ”，在C源程序中要包含頭文件。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)的載入</b></p><p><b>　　頭文件的更改</b></p><p>　　將頭

23、文件中的11個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)復(fù)制到test.dat文件中</p><p><b>　　載入語音數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　信號(hào)的輸出</b></p><p><b>　　觀察輸入輸出信號(hào)</b></p><p><b>　　生成輸入輸出圖像</b>

24、</p><p><b>　　觀察頻域輸入圖像</b></p><p><b>　　觀察頻域輸入圖像</b></p><p>　　濾波后語音信號(hào)的讀取</p><p>　　在MATALAB中將之前濾波后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為語音信號(hào)并試聽，比較其與濾波前的語音信號(hào)的差別。</p><p&g

25、t;<b>　　代碼如下：</b></p><p>　　fid = fopen('D:\Windows XP 關(guān)機(jī).dat');</p><p>　　y=fscanf(fid,'%x');</p><p>　　y=y/32768;</p><p>　　wavwrite(y,22050,16

26、,'D:\Windows XP 關(guān)機(jī)后.wav');</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過這將近一周的數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)FIR濾波器的性質(zhì)又有了一個(gè)更加充分的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)它的應(yīng)用有了一個(gè)大體的認(rèn)識(shí)。這樣將會(huì)更加激勵(lì)我學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，不斷的將所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐。這讓我感受到只有在了解課本知識(shí)的前提下，才能更好

27、的應(yīng)用這個(gè)工具。這次設(shè)計(jì)使我了解了MATLAB的使用方法，學(xué)會(huì)分析濾波器的優(yōu)劣和性能，提高了分析和動(dòng)手實(shí)踐能力。在設(shè)計(jì)的過程中，我也認(rèn)識(shí)到了自己所學(xué)知識(shí)的不足。這也讓我再次認(rèn)識(shí)到知識(shí)是無盡的，只有不斷的充實(shí)自己、完善自己的知識(shí)理論體系，才能夠更好的勝任自己以后的工作。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過程中，我也得到了我們?cè)O(shè)計(jì)小組的成員和很多同學(xué)的幫組。這也加強(qiáng)了我與其他同學(xué)合作的能力?？傊?，對(duì)于這樣的課程設(shè)計(jì)活動(dòng)，

28、我收獲了很多東西，也將使我在以后的學(xué)習(xí)、工作中更加輕松和積極。這也正是參加這次活動(dòng)的目的和意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1）高海林，錢滿義。DSP技術(shù)及其應(yīng)用。清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社。2009</p><p>　?。?）張雄偉，曹鐵勇，陳亮，楊吉斌等。 DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版）

29、。 電子工業(yè)出版社，2009</p><p>　　（3）陳金鷹。DSP技術(shù)及應(yīng)用。機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　FIR函數(shù)調(diào)用格式為： </p><p>　　short oflag = fir (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA **