dsp第6章 应用程序设计

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1、2021年8月17日DSP原理及应用1第6章应用程序设计内容提要数字信号处理主要面向密集型的运算，包括乘法-累加、数字滤波和快速傅里叶变换等。’C54x具备了高速完成上述运算的能力，并具有体积小、功耗低、功能强、软硬件资源丰富等优点，现已在通信等许多领域得到了广泛应用。本章结合数字信号处理和通信中最常见、最具有代表性的应用，介绍通用数字信号处理算法的DSP实现方法，主要包括：有限冲激响应（FIR）数字滤波器无限冲激响应（IIR）数字滤波器快速傅里叶变换（FFT）正弦信号发生器。在简要介绍上述内容的基本原理、结构和算法之后，重点介绍设计方法和DSP实现的方法。2021年8月17日DSP原理及应

2、用2第6章应用程序设计6.1FIR滤波器的DSP实现6.2IIR滤波器的DSP实现6.3快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现6.4正弦波信号发生器2021年8月17日DSP原理及应用3第6章应用程序设计6.1FIR滤波器的DSP实现在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用中的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。数字滤波器是DSP的基本应用，分为有限冲激响应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR。本节主要讨论FIR滤波器的基本结构、设计方法和DSP实现方法。2021

3、年8月17日DSP原理及应用4第6章应用程序设计6.1FIR滤波器的DSP实现6.1.1FIR滤波器的基本结构数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系，应满足常系数线性差分方程：(6.1.1)x(n):输入序列，y(n):输出序列，ai、bi:滤波器系数，N:滤波器的阶数。2021年8月17日DSP原理及应用5第6章应用程序设计6.1.1FIR滤波器的基本结构在式（6.1.1）中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：(6.1.2)对式（6.1.2）进行z变换，可得FIR滤波器的传

4、递函数：(6.1.3)2021年8月17日DSP原理及应用6第6章应用程序设计6.1.1FIR滤波器的基本结构FIR滤波器的结构：z-1z-1+x(n)y(n)x(n-1)x(n-N+1)b0b1bN-2bN-1z-12021年8月17日DSP原理及应用7第6章应用程序设计6.1.1FIR滤波器的基本结构FIR滤波器的单位冲激响应h(n)为有限长序列。偶对称线性相位FIR滤波器的差分方程：N——偶数(6.1.4)若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，则FIR滤波器具有线性相位特性。偶对称：h(n)=h(N-1-n)；奇对称：h(n)=-h(N-1-n)。2021年8月17日DSP原理

5、及应用8第6章应用程序设计6.1.1FIR滤波器的基本结构在数字滤波器中，FIR滤波器具有如下几个主要特点：①FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统；②FIR滤波器可以设计成具有线性相位特性。2021年8月17日DSP原理及应用9第6章应用程序设计2.fir2函数例6.1.1带通滤波器的特性2021年8月17日DSP原理及应用10第6章应用程序设计2.fir2函数例6.1.2高通滤波器的特性2021年8月17日DSP原理及应用11第6章应用程序设计2.fir2函数例6.1.3低通滤波器的特性2021年8月17日DSP原理及应用12第6章应用程序设计6.1FIR滤波器的DSP实现6.1.

6、5FIR滤波器的设计实例设计一个FIR低通滤波器，其设计参数：滤波器阶数：N=40；截止频率：wp=0.35，ws=0.4。2021年8月17日DSP原理及应用13第6章应用程序设计6.1.5FIR滤波器的设计实例根据给定的设计参数，滤波器系数可由MATLAB中的fir2函数产生，函数调用格式：1.由给定的设计参数确定滤波器的系数f=[00.350.41]；m=[1100]；b=fir2(39,f,m)利用freqz函数可绘制滤波器的幅频、相频特性,其格式：freqz(b,512,1000)2021年8月17日DSP原理及应用14第6章应用程序设计滤波器的频率特性:1.由给定的设计参数确

7、定滤波器的系数2021年8月17日DSP原理及应用15第6章应用程序设计对于IIR滤波器，系统稳定的条件如下：若

8、pi

9、<1，当n→时，h(n)→0，系统稳定；若

10、pi

11、>1，当n→时，h(n)→，系统不稳定。6.2.1IIR滤波器的基本结构IIR滤波器具有多种形式，主要有：直接型(也称直接Ⅰ型标准型(也称直接Ⅱ型)变换型级联型并联型2021年8月17日DSP原理及应用16第6章应用程序设计6