基于DSP的FIR滤波器设计与开发

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1、一、课题研究的目的和意义：在信号与信息处理中，提取有用信息需要对信号进行滤波。借助DSP数字信号处理器的高速运算能力，可以实时地对信号进行数字滤波。本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。掌握利用DSP实现信号实时FIR滤波设计可使学生更加透彻的理解信号的采集方法和滤波方法。学会利用Matlab对信号进行FIR滤波，掌握Matlab的信号仿真。同时通过对DSP信号处理器及A/D、D/A转换器以及DMA的编程，可以培养学生C语言编程能力以及使用DSP硬件平台实现数字信号处理算法的能力。二、课题研究主要内容：1.基本

2、部分：(1)掌握利用滤波器设计FIR滤波器的方法，并提取滤波器参数。(2)掌握利用Matlab的信号处理工具箱的使用，以及利用Matlab对信号进行滤波。(3)设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的滤波。(4)利用C语言对A/D、D/A进行初始化。(5)利用C语言对DMA进行初始化。(6)编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波。(7)利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数2.发挥部分：(1)比较加不同窗和阶数时滤波器的滤波效果。(2)测试所设计滤波器的幅频特性和相频特性，并与MATLIB下的设计结果进行比较。(3)

3、在实验板的Linein输入端接入正弦信号，分左右声道分别采集，并分别滤波。三、要求完成的任务：（1）利用Matlab设计FIR滤波器，并对信号进行滤波。（2）掌握CCS的安装、设置，工程的建立、工程设置、编译运行和调试方法。（3）编写C语言程序实现设计要求，并在CCS集成开发环境下调试通过，实现设计所要求。的各项功能。(4)利用信号发生器产生输入信号，经DSP运算后正确地在示波器上显示。(5)按要求撰写课程设计报告。四、研究方法及技术途径：利用DSP实现对模拟信号滤波的框图外部模拟信号先进行A/D转换，利用MCBSP的接收寄存器接收数据。利用CCS的频谱分析工具

4、对输入信号进行频谱分析；根据频谱成分确定滤波器参数，然后利用Matlab设计FIR滤波器，将参数提取出来，存放到DSP存储区中。调用DSPLIB中的FIR滤波函数，对信号进行滤波。滤波后的数据利用DMA方式送到D/A转换器转换为模拟信号。本设计可以分为两部分：(1)信号仿真(a)首先利用Matlab的fdatool工具箱设计滤波器，在sptool工具箱进行信号分析与滤波。(b)利用CCS进行信号滤波算法的仿真，即利用simulator进行仿真。调用DSPLIB库中的fir()滤波函数实现信号FIR滤波，或自行编写FIR滤波程序实现信号FIR滤波。(2)利用Emu

5、lator，即DSP硬件板、采用DMA方式实现信号采集与传输，结合FIR滤波算法，实现实时FIR滤波。五、实验背景：1.课题研究的现状：凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，器的研究和生产历来为各国所重视。1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着

6、低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入

7、国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率己基本上满足现有各种电信设备。从整体而言，我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢，尚未大量生产和应用。从下面的生产应用比例可以看出我国各类滤波器的应用情况:LC滤波器占50%;晶体滤波器占20%:机械滤波器占15%;陶瓷和声表面滤波器各占1%;其余各类滤波器共占13%。从这些应用比例来看，我国电子产品要想实现大规模集成，滤波器集成化仍然是个重要课题。在上一个世纪中，电滤波器的发展经历了从无源到有源和从模拟到数字两个

8、过程。高精度无源滤波器从