FIR數(shù)字濾波器的DSP課程設(shè)計(jì)

1、DSP原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： FIR數(shù)字濾波器 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 姓 名 xxx 班 級(jí) 2012級(jí)電工本1班 學(xué) 號(hào) xxxxxxxxx 指導(dǎo)教師 xxx 時(shí) 間 2015.092015.10 教師評(píng)分 目錄一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的1二、課程設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)12.1 SEED-DEC2812 嵌入式DSP開(kāi)發(fā)板1三、設(shè)計(jì)思路13.1 大致過(guò)程13.2 FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法2四、設(shè)計(jì)總框圖和程序流程圖及程序源代碼34.1 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖34.2 程序流程圖44.3 程序源代碼5五、系統(tǒng)仿真95.1 仿真設(shè)置95.2 仿真圖11六、參考文獻(xiàn)15七、總結(jié)15題目：FIR數(shù)字濾波器一、課程

2、設(shè)計(jì)的任務(wù)和目的課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：本課程設(shè)計(jì)主要是利用C語(yǔ)言在CCS環(huán)境中編寫(xiě)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。選用TMS320C54X作為DSP處理芯片，通過(guò)對(duì)其編程來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器。通過(guò)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)來(lái)加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。二、課程設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)2.1 SEED-DEC2812 嵌入式DSP開(kāi)發(fā)板SEED-DEC2812 嵌入式DSP開(kāi)發(fā)板原理框圖如圖2.1所示：圖 2.1 SEED-DEC2812嵌入式DSP開(kāi)發(fā)板原理框圖三、設(shè)計(jì)思路3.1 大致過(guò)程在TMS320C54x系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS（Code Composer Studio）下對(duì)FIR濾波器的

3、DSP實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行討論。利用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波器，通過(guò)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(xiàn)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)。3.2 FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法循環(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(kāi)辟一個(gè)稱(chēng)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(xiě)滑窗中的最老的數(shù)據(jù)，而滑窗中的其他數(shù)據(jù)不需要移動(dòng)。利用片內(nèi)BK（循環(huán)緩沖區(qū)長(zhǎng)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(shuō)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3.1所示，頂部為低地址。圖3.

4、1 循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)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)，將原來(lái)存放x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元改寫(xiě)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(lái)存放 x(n-4)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元改寫(xiě)為x(n+2)。四、設(shè)計(jì)總框圖和程序流程圖及程序源代碼4.1 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖如圖4.1所示圖4.1 FIR濾波器設(shè)計(jì)總框圖4.2 程序流程圖程序流程圖如圖4.2所示圖4.2 程序流程圖4.3 程序源代碼FILTER.c代碼：#include "DSP28

5、_Device.h"#include "filter.h"#include "ext_inf.h"unsigned int DataLong=1024;unsigned int i,j;unsigned int k= 0;unsigned short Ad_data2048;short Ad_data_signed2048;short filter_result1024;unsigned int convcount = 0;volatile unsigned int adconvover =0;interrupt void ISRTimer2(

6、void);interrupt void ad(void);void main(void)/*初始化系統(tǒng)*/InitSysCtrl();/*關(guān)中斷*/DINT;IER = 0x0000;IFR = 0x0000;/*初始化PIE中斷*/InitPieCtrl();/*初始化PIE中斷矢量表*/InitPieVectTable(); /初始化cputimer InitCpuTimers(); /*設(shè)置中斷服務(wù)程序入口地址*/EALLOW;PieVectTable.TINT2 = &ISRTimer2;PieVectTable.ADCINT = &ad;EDIS; /*開(kāi)中斷*/I

7、ER |= M_INT1; /ADC中斷EINT; ERTM;/*設(shè)置CPU*/DINT;ConfigCpuTimer(&CpuTimer2, 150, 22); StartCpuTimer2(); /*開(kāi)中斷*/IER |= M_INT14;EINT;InitAdc();for(;)if (adconvover=1) /*fir濾波處理*/ for(i=0;i<DataLong;i+) Ad_data_signedi=(short)(Ad_datai-0x5300); fir_filter(Ad_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,

8、DataLong,ROUND_FIR);adconvover=0; interrupt void ad(void)IFR=0x0000;PieCtrl.PIEACK.all=0xffff;if(adconvover=0)Ad_dataconvcount = AdcRegs.RESULT0; convcount+;if (convcount=DataLong) convcount=0; adconvover=1;/接滿(mǎn)標(biāo)志interrupt void ISRTimer2(void)AdcRegs.ADC_ST_FLAG.bit.INT_SEQ1_CLR=1;AdcRegs.ADCTRL2.bit

9、.SOC_SEQ1=1;FIR_filter.c代碼：/const short x:輸入信號(hào)的緩沖數(shù)組，short類(lèi)型/const short h：濾波器的系數(shù)數(shù)組，short類(lèi)型/short y：輸出信號(hào)的緩沖數(shù)組，short類(lèi)型/n:濾波器長(zhǎng)度/m:輸入信號(hào)的長(zhǎng)度，即x的長(zhǎng)度/s:生成整型的濾波器系數(shù)時(shí)使用的移位數(shù)目void fir_filter(const short x,const short h,short y,int n,int m,int s) int i,j; long y0; long acc; _nassert(m>=16); _nassert(n>=16);

10、for(j=0;j<m;j+) acc=0; for(i=0;i<n;i+) if(i+j>=m) break; else y0=(long)xi+j*(long)hi; acc=acc+y0; *y+=(short)(acc>>s); 五、系統(tǒng)仿真5.1 仿真設(shè)置1.fir_filter(Ad_data_signed,hfir,filter_result,ORDER_FIR,DataLong,ROUND_FIR)和adconvover=0處設(shè)置斷點(diǎn)2.在Graph Property Dialog中設(shè)置Start Address和Display Type如圖5.1

11、、圖5.2、圖5.3、圖5.4圖 5.1 Graph Property Dialog圖 5.2 Graph Property Dialog圖 5.3 Graph Property Dialog圖 5.4 Graph Property Dialog3.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。5.2 仿真圖（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。圖 5.5 標(biāo)準(zhǔn)矩形波濾波前波形圖 5.6 標(biāo)準(zhǔn)矩形波濾波前波形圖 5.7 標(biāo)準(zhǔn)矩形波濾波后波形圖 5.8 標(biāo)準(zhǔn)矩形波濾波后波形（2）噪聲三角波，頻率為400Hz，振

12、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。圖 5.9 噪聲三角波濾波前波形圖 5.10 噪聲三角波濾波前波形圖 5.11 噪聲三角波濾波后波形圖 5.12 噪聲三角波濾波后波形六、參考文獻(xiàn)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3喬瑞萍,崔濤,張芳娟.TMS320C54xDSP原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005年4張雄偉. DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用（第三版）M.北京：電子工業(yè)出版社，2003年5鄭紅.TMS320C54XDSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002年七、總結(jié)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)行速度和精度，對(duì)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展起決定性作