課程設(shè)計基于TMS320VC5509DSP的FIR濾波器設(shè)計000001

1、課 程 設(shè) 計 報 告課程設(shè)計名稱： DSP原理與應(yīng)用 系 ：三系 學(xué)生姓名：張欣班 級：通信工程學(xué) 號：20100306117成 績：指導(dǎo)教師： 田愛君 開課時間： 2012-2013 學(xué)年 2 學(xué)期一設(shè)計題目基于TMS320VC5509 DSP的FIR濾波器設(shè)計二主要內(nèi)容本課程設(shè)計主要完成軟件平臺的設(shè)計，在現(xiàn)有的TMS320VC5509 DSP硬件平臺上，按照要求設(shè)計FIR濾波器，編寫相應(yīng)的源程序和鏈接命令程序，使整個系統(tǒng)能夠?yàn)V除含噪信號中的高頻噪聲。三具體要求設(shè)計需要完成幾個內(nèi)容：（1）學(xué)生首先自己參照指導(dǎo)書完FIR算法實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)中的源程序，深刻理解FIR濾波的原理及具體實(shí)現(xiàn)方法

2、，包括含噪信號的生成，濾波后信號的輸出重點(diǎn)理解FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)（循環(huán)尋址的實(shí)現(xiàn)）。（2）在理解原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計自己的濾波器。設(shè)計一定參數(shù)的濾波器得到濾波器的系數(shù)后，按照循環(huán)尋址的原理，參照給出的實(shí)驗(yàn)程序，編寫具體的濾波器實(shí)現(xiàn)程序。調(diào)試程序，測試平臺的性能。觀察相應(yīng)得含噪信號波形及去噪后的信號波形，濾波器的波形。經(jīng)反復(fù)調(diào)試，使濾波器達(dá)到預(yù)計的結(jié)果。（3）撰寫課程設(shè)計報告。四進(jìn)度安排序號內(nèi)容時間（天）1熟悉CCS軟件環(huán)境12總體設(shè)計方案的驗(yàn)證13各分功能環(huán)節(jié)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)14總體功能調(diào)試實(shí)現(xiàn)15整理完成設(shè)計報告1合計5五成績評定1、考核方法：總成績由平時成績、設(shè)計成績兩部分組成，各部分比例為30

3、%,70%.2、成績評定:（1）平時成績：無故曠課一次，平時成績減半；無故曠課兩次平時成績?yōu)?分，無故曠課三次總成績?yōu)?分。遲到15分鐘按曠課處理（2）設(shè)計成績：根據(jù)實(shí)際的設(shè)計過程及最終的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，同時參考提交報告的質(zhì)量，給出綜合的設(shè)計成績?；赥MS320VC5509 DSP的FIR濾波器設(shè)計一、實(shí)踐的目的和要求這學(xué)期我們學(xué)習(xí)了數(shù)字圖像處理還有DSP原理與應(yīng)用，加上我們之前學(xué)習(xí)過數(shù)字信號處理系統(tǒng)在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，數(shù)字濾波器占有十分重要地位。而有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器因其具有系統(tǒng)穩(wěn)定、運(yùn)算速度快、易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，在圖像信號處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域被廣泛采用。我們知道FIR濾波器可以由計算

4、機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以通過專用的數(shù)字濾波電路、專用的數(shù)字信號處理器或通用可編程DSP處理器來實(shí)現(xiàn)。其中計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的方法速度較慢，常用于算法的模擬及仿真；專用硬件或?qū)Ｓ锰幚砥鲗?shí)現(xiàn)的方法速度快，但通用性較差、成本高；而通用可編程DSP處理器可通過編程實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字濾波算法，使用靈活、功能強(qiáng)大，在濾波器設(shè)計中被廣泛使用。所以為了加強(qiáng)我們對數(shù)字信號處理系統(tǒng)中數(shù)字濾波器的掌握，我們要進(jìn)行基于TMS320VC5509 DSP的FIR濾波器設(shè)計，通過課程設(shè)計，來進(jìn)一步掌握數(shù)字濾波器應(yīng)用。之前我們在實(shí)驗(yàn)課上已經(jīng)學(xué)習(xí)過有關(guān)基于TMS320VC5509 DSP的FIR濾波器的知識，所以，本次課程設(shè)計，對我們來說是

5、一個鞏固知識的機(jī)會 此次課程設(shè)計要求我們成軟件平臺的設(shè)計，在現(xiàn)有的硬件平臺上，編寫相應(yīng)的源程序和鏈接命令程序，使整個系統(tǒng)能夠?yàn)V除含噪語音信號中的高頻噪聲。在理解原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計自己的濾波器。根據(jù)老師提供的有關(guān)參數(shù)，設(shè)計一個對應(yīng)于自己參數(shù)的濾波器。二、實(shí)踐原理： FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)3.1 TMS320VC5509簡介 TMS320VC5509是美國德州儀器公司(TI)推出的新一代數(shù)字信號處理器，其CPU在結(jié)構(gòu)上包含一個3216位指令緩存隊列、2個17位17位乘累16位算術(shù)邏輯單元(MAC)、一個40位算術(shù)邏輯單元(ALU)、一個16位算術(shù)邏輯單元(ALU)、一個40位桶形移位器和4個40

6、位加法器3。TMS320VC5509支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行口，如：多通道緩沖串行口(McBSPs)、多媒體卡/安全數(shù)據(jù)串行口(MMC/SD)、USB和I2C總線接口等。還具有增強(qiáng)型主機(jī)接口(EHPI)、通用I/O口、可編程數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)、計時器和多個DMA控制器等片上外設(shè)。TMS320VC5509高度并行的結(jié)構(gòu)與優(yōu)化的指令集合在一起，使得每個操作所需的時鐘周期數(shù)在減少，而代碼密度則在增加。FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)程序采用C語言編寫，濾波器時頻特性如圖2所示。利用設(shè)計好的FIR濾波器對疊加了高頻噪聲的輸入信號進(jìn)行濾波，濾波前后的波形及頻譜如圖3所示。通過時域波形的對比發(fā)現(xiàn)，疊加了高頻噪聲

7、的輸入信號經(jīng)過FIR低通濾波器后，信號相對濾波前變得光滑；由頻域波形對比同樣可以發(fā)現(xiàn)有用的低頻信號被保留下來，而高頻噪聲被很好地濾除掉了三、實(shí)踐步驟1設(shè)計一定參數(shù)的濾波器 用MATLAB設(shè)計濾波器，使用fir2函數(shù)設(shè)計濾波器，注意，在函數(shù)中，其截止頻率均用歸一化頻率表示。 歸一化頻率的計算方法：f=實(shí)際頻率/(采樣頻率/2)如：截止頻率為3000hz，采樣頻率為8000hz，則將截止頻率歸一化后的截止頻率值為0.75。例如設(shè)計如下濾波器：已知信號的采樣頻率為8000hz，設(shè)計一個34階低通濾波器，濾波器的通帶截止頻率為3100hz，阻帶截止頻率為3280hz。用fir2函數(shù)實(shí)現(xiàn)的格式：f =

8、0 0.775 0.82 1 ； m = 1 1 0 0 ； b=fir2（33，f，m）；在求解過程中，有疑問可參考課件或在matlab中用help命令求解。經(jīng)求解，可得到濾波器的各階系數(shù)，進(jìn)而得到濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。2. 硬件實(shí)現(xiàn)程序代碼：#include myapp.h#include ICETEK-VC5509-EDU.h#include scancode.h#include #define FIRNUMBER 34#define SIGNAL1F 3100#define SIGNAL2F 3280#define SAMPLEF 8000float InputWave();float F

9、IR();float fHnFIRNUMBER= ;float fXnFIRNUMBER= 0.0 ;float fInput,fOutput;float fSignal1,fSignal2;float fStepSignal1,fStepSignal2;float f2PI;int i;float fIn256,fOut256;int nIn,nOut;main()nIn=0; nOut=0;f2PI=2*PI;fSignal1=0.0;fSignal2=PI*0.1;fStepSignal1=2*PI/30;fStepSignal2=2*PI*1.4;while ( 1 )fInput=I

10、nputWave();fInnIn=fInput;nIn+; nIn%=256;fOutput=FIR();fOutnOut=fOutput;nOut+;/* break point */if ( nOut=256 )nOut=0;float InputWave()for ( i=FIRNUMBER-1;i0;i- )fXni=fXni-1;fXn0=sin(double)fSignal1)+cos(double)fSignal2)/6.0;fSignal1+=fStepSignal1; if ( fSignal1=f2PI )fSignal1-=f2PI;fSignal2+=fStepSig

11、nal2;if ( fSignal2=f2PI )fSignal2-=f2PI;return(fXn0);float FIR()float fSum;fSum=0;for ( i=0;iFIRNUMBER;i+ )fSum+=(fXni*fHni);return(fSum);3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果四 心得體會這學(xué)期的第十八周，我們進(jìn)行了DSP課程設(shè)計，通過此次課程設(shè)計，我能后靈活的運(yùn)用ccs仿真實(shí)驗(yàn)箱來完成數(shù)字濾波器的設(shè)計，也學(xué)會運(yùn)用MATLAB軟件來進(jìn)行參數(shù)的求得。在實(shí)驗(yàn)過程中我明白了細(xì)節(jié)決定成敗這句話的道理，在實(shí)驗(yàn)中，有很多注意的地方，都被我忽視了，比如：在運(yùn)用MATLAB軟件求系數(shù)的時候，34階的要在輸入代碼的時候輸入33，得到34個系數(shù)，這一點(diǎn)，一直被我忽略了，所以之前得到的一直是35個系數(shù)，導(dǎo)致我一直無法編譯程序，一直出錯，花費(fèi)時間去修改，這嚴(yán)重影響了我試驗(yàn)的進(jìn)度。同時，在實(shí)驗(yàn)中我了解了FIR濾波器的原理，熟練掌握了MATLAB的操作，不僅是我學(xué)到了知識，更鍛煉了我的動手能力。也進(jìn)一步認(rèn)識了CCStudio軟件的使用，了解了各種窗函數(shù)對濾波器特性的影響。 這一學(xué)期的理論知識學(xué)習(xí)加上這次課程設(shè)計，我對DSP這門學(xué)科有了更為深刻的了解，對數(shù)字信號的處理功能，硬軟件相結(jié)合，語音的壓縮、去噪和編碼等等方面都有了很深的了解。相信