采用线性缓冲区和直接寻址方法的FIR滤波器设计.doc

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1、采用线性缓冲区和直接寻址方法的FIR滤波器设计学生姓名：张帅指导老师：邓晓红摘要有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器可以在幅度特性随意设计的同时保证精确、严格的线性相位特性，FIR滤波器是肯定的稳定滤波器并且没有因果性困难。本次设计采用线性缓冲区和直接寻址方法实现一个FIR滤波器设计，将产生的一个混叠输入波形绘制其时域波形后做傅立叶变换，得出一个频谱图，然后在TMS320C54X数字信号处理器中运行和调试程序编写程序，绘制滤波后的时域波形和频谱图，最后对比分析滤波前后的波形图。关键词线性缓冲区；直接寻址；FIR滤波器；TMS32

2、0C54X1引言在信号处理过程中经常有额外的噪声，为得到所需的正确信号，一般都会采用滤波去噪来滤除没用的噪声，一般是从时域和频域两方面对信号进行滤波以保证得到所需信号。本次课程设计采用线性缓冲区和直接寻址的方法实现FIR滤波器，并在TMS320C54X数字信号处理器上调试编写程序，完成实验。1.1课程设计的目的(1)熟悉和掌握FIR滤波器的设计和应用；(2)掌握采用线性缓冲区和直接寻址的方法实现FIR滤波器的设计；(3)初步熟悉和掌握TMS320C54X数字信号处理器在信号处理中的作用；1.2课程设计的要求与目的(1)采用线性缓冲

3、区和直接寻址的方法设计正确合适的FIR滤波器；(2)掌握TMS320C54X数字信号处理器的基本用法，可利用其进行本次实验；(3)完成课程设计后按照要求写出详细的课程设计报告书；1.3设计思路简介在TMS320C54x系统开发环境CCS（CodeComposerStudio）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滤波器能完成预定的滤波任务。2系统开发平台与环境2.1CCS开发环境CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序

4、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开发周期的所有阶段2.2SEED-DEC2812开发实验箱SEED-DECxxxx系列嵌入式DSP开发板本着模块化、总线型、开放式、系列化的设计思想，采用统一的系统结构、模块结构和机械结构，以多种典型DSP处理器构成具有标准总线和相同物理尺寸的高性能嵌入式DSP开发板。SEED-DEC2812嵌入式DSP开发板原理框图如图1-2

5、所示：图1-2DSP开发板原理框图3FIR滤波器设计过程3.1FIR滤波器设计总框图FIR滤波器设计总框图如图3-1所示:图3-1FIR滤波器设计总框图3.2FIR滤波器设计的原理设ai(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3.2FIR滤波器的结构3.3 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，

6、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

7、原来存放x(n-4)的数据存储器单元改写为x(n+2)。4系统软件设计4.1程序流程图程序流程图如图4-1所示:图4-1程序流程图4.2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GraphPropertyDialog中设置StartAddress和DisplayType如图4-1、图4-2、图4-3、图4-4所示：图4-1图4-2图4-3图4-4（3）.设置实验板

8、输入信号的参数，再运行程序得到仿真图。4.3仿真图（1）标准矩形波，频率为300Hz，振幅为800mV。滤波前的波形如图4-5和图4-6：图4.5滤波前的时域波形图4-6滤波前的频域波形滤波后的时域波形和频域波形如图4-7，4-8所示：图4-7滤波