DSP实验报告——FIR和IIR滤波器设计

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1、DSP实验报告实验一FIR滤波器的设计1.实验目的利用所学DSP知识，在CCS3.3平台上，对TMS320VC5416DSP设计，编程实现FIR滤波器。从而学会使用CCS软件和TMS320VC5416实验板。2.实验要求设计一个10阶的FIR滤波器，要求fc=2.5kHZ，定点实现。并对Fs=8kHZ的多正弦波合成文件进行滤波测试，显示出输入和输出信号。3.实验原理一个截止频率为ωc的理想数字低通滤波器，其传递函数的表达式为：这个滤波器是物理不可实现的。为了产生有限长度的冲激响应函数，我们取样响应为，长度为N。表示截取后的冲激响应，即，其中即为

2、窗函数，窗长为N。一般的FIR滤波器差分方程如下：进行Z变换得到FIR的系统函数为：N阶滤波器通常采用N个延迟单元、N个加法器与N+1个乘法器组成。因此可以得到FIR滤波器的结构图如图1所示。图1FIR滤波器直接结构图4.设计思路对于FIR滤波器的设计，其系数是关键。由于matlab自带滤波器设计工具箱和滤波器设计函数，故借用matlab工具，设计满足条件的滤波器并导出系数以备编写滤波器程序时使用。实验需要用到的输入数据是多正弦波合成文件，对于输入信号的设计，这里也借助matlab编程生成dat文件。然后用C语言编写FIR滤波器的主程序，输入文

3、件在程序运行后导入。5.实验内容（1）滤波器系数的设计由于实验只给出滤波器条件为N=10，fc=2.5kHZ，并没有给出fp和fs，所以这里调用matlab工具箱函数fir1实现窗函数法设计滤波器。fir1的调用格式为hn=fir1（N，ωc），返回值为6dB截止频率为ωc的N阶（单位脉冲响应h（n）长度N'=N+1）的FIR低通滤波器的系数向量（ωc为标量），默认选用哈明窗。其中ωc为对π归一化的数字频率，其计算公式为ωc=2πfcπFs，这里计算得出ωc=0.625。因为得到的系数向量要用于DSP的FIR程序中，需要对其进行进行转换并取整。

4、最后系数结果如下图2所示。图210阶FIR滤波器系数对于10阶滤波器得到11个系数，将该系数保存，以备后面编写程序时使用。该滤波的幅频图和相频图分别对应图3和图4。图310阶FIR滤波器幅频图图410阶FIR滤波器相频图（2）输入信号的生成根据老师给的两个.wav语音文件，这里用matlab的wavread函数将其读进去，并编写程序查看其部分信号时域和频域图，并生成两个语音文件的.dat文件，供作为DSP设计滤波器验证时所用的输入文件。两个语音信号部分时域和频域图分别对应图5（a）（b）和图6（a）（b）。（a）语音文件1时域图（b）语音文件1

5、频谱图图5语音文件1时域和频域图（a）语音文件2时域图（b）语音文件2频谱图图6语音文件2时域和频域图（3）CCS中FIR程序编写首先打开CCSsetup选择对应5416型号的处理器，保存后打开CCS软件，project->new建立fir滤波工程。新建一个input.h文件，并将matlab产生的input文件里面的数据放入其中，然后project->addfilestoproject..将input.h添加至工程。同理，编写FIR滤波主程序并将其加入工程。最后将链接文件fir.cmd加入工程。如图7所示。图7CCS3.3程序窗口编译生成fi

6、r.out文件，然后file->loadprogram..->fir.out，运行程序。然后view->graph->time/frequency，显示如图8所示。然后选择对应的singletime、FFTmagnitude分别对应时域和频域图形。startaddress分别填input和output对应输入和输出的数据。通过改变acquisitionbuffersize和displaydatasize数值来调整显示框的结果。对应的显示结果如图9-图12所示。图8（a）时域图（b）频域图图9输入信号1波形图（a）滤波结果时域图（b）滤波结果频域

7、图图10信号1滤波结果图（a）时域图（b）频域图图11输入信号2波形图（a）滤波结果时域图（b）滤波结果频域图图12信号2滤波结果图（4）程序下载到DSP实验板点击file->new->DSP/BIOSconfiguration，选择DSK5416.cdb，保存至文件的工程目录下。将刚生成的.cdb文件和编写的加入到工程中。将前面的程序文件分别加入工程中，进行编译。链接实验板和电脑。点击debug->connect，连接测试板，file->loadprogram..，从工程文件下的debug文件夹中导入fir.out文件,再点击debug->r

8、un运行。6.实验结果从图9-图12来看程序基本完成了对输入的合成信号的滤波。其中输入信号1是由1Khz、2Khz、3Khz合成的信号，而输入信号2是