实验十二FIR滤波器的DSP实现.doc

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1、实验十二FIR滤波器的DSP实现座位号:第一组B5姓名:于杏小组成员：陈翔宇董泽人指导老师:李彧晟2014年实验目的１、巩固数字FIR滤波器的概念２、理解定点DSP中数的定标、有限字长、溢出等概念３、理解算法现实中实时的概念４、掌握DSP软件开发过程及基本调试方法５、了解C和汇编实现算法的区别一、实验仪器计算机、C2000DSP教学实验箱、XDS510USB仿真器、示波器，信号源。二、注意事项进入CCS顺序：１、打开C2000实验箱电源（确认实验箱电源正常加载）２、点击CCS2(C2000)进入开发界面退出CCS顺序：３、关闭CCS2(C2000)应用程序

2、４、关闭C2000实验箱电源５、严格控制输入信号的幅度，在示波器上确认幅度小于后，再接入实验箱。６、利用CCS查看DSP内存数据或作图显示时，最好先停止程序运行。３三、实验内容１、针对FIR算法，设计滤波器系数，完成数据的定标，查看滤波器特性曲线。２、建立工程，编写DSP的主程序，并对工程进行编译、链接，利用现有DSP平台实现FIR滤波器算法，通过信号源、示波器理解滤波器特性，验证实现与理论设计的一致性。四、实验要求　实验指导书上的要求：１、独立完成项目编译、链接、调试的全过程；２、当输入信号为正弦信号时，改变正弦信号频率，观察示波器，记录各频点对应的幅度

3、，并描点做图，与理论设计的幅频曲线比对，做误差分析。实际测量幅频曲线与理论曲线均需附在实验报告中，指出FIR滤波器系数的设计参数指标。１、记录FIR核心算法程序执行时间，以及采样时间，判断该系统是否实时。２、利用数码显示管，添加语句或者编写子程序，使之能够显示实验完成日期。　课件上的要求：３、完成FIR滤波器系数的定点设计并仿真；４、在数据采集程序的基础上，添加FIR模块，实现算法；５、调试程序，实现FIR功能，利用硬件验证；６、改变输入正弦信号频率，记录对应的幅度，描点作图，与理论幅频曲线比较（同要求2）；７、数码管轮流显示实验者的学号；８、验证系统的实

4、时性，测试采样周期以及计算时间（同要求3）。一、实验步骤及结果１、FIR滤波器系数的确定：设计阶数N=50，Wn=[0.30.6]的带通滤波器。打开Matlab，输入“h=(50,[0.30.6],’bandpass)”，得到所要求带通滤波器的系数。再输入freqz(h)；得到理论幅频响应图。由图可以看出所设计的滤波器系数最大值为0.3008，最小值为-0.2420，为了保证数据在该范围内且精度最高，采用Q15表示法对系数定标。即：输入h2=round(h*2^15)，得到定标后的系数h2：系数定标后的频率响应为：可以看出，与前面定标前基本相同，某些地方略

5、有差异，这也是定标带来的误差。１、FIR程序的实现：为了得到实际幅频响应，在数据采集实验的程序中添加程序如下：for(j=0;j>4;for(k=0;k<=N;k++){a=h[k];b=(DATA[N-1-k]);temp=(b*a);y=y+temp;}*DAOUT=((y>>10)+0x8000);２、　采样频率的设计：为了简化设计，也为了能方便看出滤波器的特性，将前面数据采集程序中的采样频率扩大2倍，即：。相关程序修改为：EvaR

6、egs.T1PR=31;//定时器周期寄存器１、功能的验证：调节输入信号频率为f=4kHz（采样频率为18.6kHz，Wn=[0.3,0.6]）,峰峰值为1Vpp的正弦信号，得到示波器输出如图：示波器输出为幅值1.4Vpp的正弦信号。　　　调节输入为2.5kHz，输出正弦信号幅度变为0.3Vpp。调节输入信号为7kHz，幅度减小明显，功能基本正确。为了得到准确的实际幅频特性曲线，在[2kHz,6kHz]取一系列频率点进行幅度测量，得到结果如下表：利用matlab画出理论与实际幅频响应如图：由上图可以看出：输入为截止频率2.8kHz时，输出幅度为0.85Vp

7、p，近似为通带输出1.4Vpp的一半；输入为截止频率5.5kHz时，输出幅度为0.7Vpp，近似为通带输出1.4Vpp的一半，即-6dB，符合设计要求。另外，可以看出该FIR的过渡带范围约为(0.29,0.59)，而理论过渡带为(0.3,0.6)，可能是数字处理过程中的有限字长效应和AD量化误差造成的。截止频率点的波形幅度并不是输入信号幅度1Vpp的一半。这是由于AD在采样时把[-1.5v,1.5v]的信号转换成[0,3v]的信号，而DA输出时又将信号转换为[-2v,2v]，故输入输出信号之前虽然存在某种关系，但幅值已不相同，自然在截止频率点输出波形幅度不

8、是输入波形幅度的一半。此时应该以通带波形的幅度作为参考幅度，而截止