FIR 滤波器设计.docVIP

FIR带通滤波器的设计 设计要求 试用DSP设计FIR滤波器，分别实现带通的功能，具体要求如下： （1） 滤波器的阶数≥5，截止频率自行选定，滤波系数用MATLAB确定。 （2）编制C54XDSP实现FIR滤波器的汇编源程序。 （3）用软件仿真器完成上述程序的模拟调试。 （4）以数据文件形式自行设定滤波器输入数据，以数据文件形式输出滤波结果，并与输入数据进行比较分析。用软件仿真器有关工具显示FIR滤波器的输入输出波形，以证明滤波器滤波性能。 设计目的 （1）了解FIR滤波器的原理及使用方法； （2）了解使用MATLAB语言设计FIR滤波器的方法； （3）了解DSP对FIR滤波器的设计及汇编方法； （4）熟悉DSP的调试方法； FIR滤波器的基本原理 假设FIR滤波器的冲击响应为h(0)、h(1)、h(2)　……h(N-1),x(n)为滤波器的输入信号，则对应的滤波器输出由下列关系式确定， FIR滤波器的传递函数为： 直接由差分方程得出的实现结构如图１所示： 图１　横截型(直接型﹑卷积型) FIR滤波器的结构图 一般只要实现了上面的关系式就相当于将信号进行了滤波，从上面的关系式我们可以看出首先必须知道FIR滤波器的冲击响应系数h(0)、h(1)、h(2)　……h(N-1)，这和知道FIR滤波器的系数是一样的，我们必须在高级语言中将这些滤波器冲击响应的系数得到，在本次设计中我们使用MATLAB语言实现这一任务，然后将得到的冲击响应系数应用到DSP汇编语言的程序中，实现上述计算公式，就可以方便的实现FIR滤波器，完成实验的要求，达到滤波的效果。 FIR滤波器的设计 FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样法。其中，窗函数法是最基本的方法。本次设计采用窗函数法。 一般是先给定所要求的理想滤波器频率响应，由导出，我们知道，理想滤波器的冲击响应是无限长的非因果序列，而我们要设计的是是有限长的FIR滤波器，所以要用有限长序列来逼近无限长序列，设： (３-1) 常用的方法是用有限长度的窗函数w(n)来截取 即： (３-２) 这里窗函数就是矩形序列RN(n),加窗以后对理想低通滤波器的频率响应将产生什么样的影响呢?根据在时域是相乘关系,在频域则是卷积关系： (３-３) 其中,为矩形窗谱, 是FIR滤波器频率响应。 通过频域卷积过程看的幅度函数H(ω)的起伏现象,可知,加窗处理后，对理想矩形的频率响应产生以下几点影响： (1)使理想频率特性不连续点处边沿加宽，形成一个过渡带，其宽度等于窗的频率响应的主瓣宽度。 (2)在截止频率的两边的地方即过渡带的两边，出现最大的肩峰值，肩峰的两侧形成起伏振荡，其振荡幅度取决于旁瓣的相对幅度，而振荡的多少，则取决于旁瓣的多少。 (3)改变N，只能改变窗谱的主瓣宽度，改变ω的坐标比例以及改变的绝对值大小，但不能改变主瓣与旁瓣的相对比例(此比例由窗函数的形状决定)。 (4)对窗函数的要求： a、窗谱主瓣尽可能窄，以获取较陡的过渡带； b、尽量减小窗谱的最大旁瓣的相对幅度；即能量集中于主瓣，使肩峰和波纹减小，增大阻带的衰减。 CCS的使用步骤。 创建源文件：（1）打开CCS选择File New Source File命令； （2）编写源代码并保存； （3）保存源程序名为：*.C,选择File Save; (4) 创建其他源文件可重复上述步骤。 创建工程文件：（1）选择 Project New,创建一个新工程。 （2）点击Project选择Add file to project,添加所需文件。 （3）在弹出的对话框的下拉菜单中选择所需的源程序，点击打 开，即可添加到工程中。 设置编译与链接选项：（1）点击project选择Build options 在弹出的对话框中 设置相应的参数，一般按照默认参数即可： 工程编译与调试：（1）点击Project选择Build all,对工程进行编译，如正确则产生Out文件。若需修改程序，可以使用Project中的Build命令进行链接它只对修改部分做编译链接。（2）点击file中的load program,在弹出的对话框中载入Debug文件夹下的.out可执行打开。（3）装载完毕。 运行程序：在view菜单下选择Watch window选项来观测变量值。一次输入input和output来观测输入输出变量值。分别为滤波前的输入数据和滤波后的输出数据的首地址。在本次设计中，输入首地址为:0x00a6;输出首地址为：0x2400. 观察波形：在V