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韶关学院DSP课程设计报告 基于DSP的自适应数字滤波器设计 专业班级： 13级嵌入式通信工程 设计人员： 廖广辉 梁庆财 丁伦 学号： 指导教师签字： 日期:目录设计任书………………………………………………………… 1二、设计方案………………………………………………………… 1硬件设计…………………………………………………………4软件设计…………………………………………………………7五、实验调试与结果分析……………………………………………13六、参考文献…………………………………………………………19一、 设计任务书1. 设计要求及目标（1）设计一个自适应数字滤波器，技术参数可以自定义，设计自适应算法并在MATLAB上进行软件仿真。（2）将算法移植到DSP中，信号源可用软件上模拟产生，滤波后可在CCS上进行频谱分析，效果应与仿真结果一致。2. 设计任务（1）绘制系统组成框图(利用VISIO绘制)； （2）用EDA软件绘制原理图和PCB图，包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、JTAG接口设计及其系统运行需要的其他外围电路等；（3）MATLAB仿真效果图 ；（4）绘制程序流程图，编写程序，在CCS中完成编程，并在开发板中完成调试； （5）论文书写规范。二、 设计方案2.1 自适应滤波器的原理所谓的自适应滤波，就是利用前一时刻以获得的滤波器参数的结果，自动的调节现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性，从而实现最优滤波。自适应滤波器实质上就是一种能调节其自身传输特性以达到最优的维纳滤波器。自适应滤波器不需要关于输入信号的先验知识计算量小，特别适用于实时处理。由于无法预先知道信号和噪声的特性或者它们是随时间变化的，仅仅用FIR和I I种具有固定滤波系数的滤波器无法实现最优滤波。在这种情况下，必须设计自适应 滤波器，以跟踪信号和噪声的变化。自适应滤波器的特性变化是由自适应算法通过调整滤波器系数来实现的。一般而言，自适应滤波器由两部分组成，一是滤波器结构，二是调整滤波器系数的自适应算法。自适应滤波器的结构采用FIR或IIR结构均可，由于IIR滤波器存在稳定性问题，因此一般采用FIR滤波器作为自适应滤波器的结构。图2-1示出了自适应滤波器的一般结构。 图2-1自适应滤波器图2-2是使用自适应滤波器的系统识别原理图。 自适应滤波器的结构可以采用FIR或IIR滤波器存在稳定性问题，因此一般采用FIR滤波器作为自适应滤波器的结构。自适应FIR滤波器结构又可分为3种结构类型：横向型结构对称横向型结构以及格型结构。本文采用自适应滤波器设计中最常 用的FIR横向型结构图2-2FIR横向型结构2.2 自适应IIR滤波器的基本原理图2- 3为自适应IIR滤波器的基本结构，其输入为x(n)，输出为y(n)，滤波器由系数IIR滤波器和递归算法组成，递归算法通过预测误差e(n)去调系数θ(n)，以使输出y(n)按某种准则逼近于期望响应d(n)。θ为描述滤波器具有零点和极点转移函数的系数参数。滤波器输出误差e(n)=d(n)-y(n)是按某种准则，如均方误差 （MSE)或递归最小二乘(RLS)准则等，使e2 (n)最小化，可调整IIR系数使输信 号y(n)逼近于期望响应d(n) 。图2-3IIR滤波器2.3 IIR滤波器的基本结构示意图 根据前面所介绍的IIR滤波器的传递函数可表示为：假设滤波器有m个零点，n个极点，且滤波器参数可调，这样H(z)可写为：IIR滤波器的一般结构，其输入为x，输出为u。因此滤波器输出可表示为以下形式： 2.4 FIR横向型滤波器的一般结构 如图2-4所示。这种结构仅包含有由延迟级数所决定的有限个存储单元，可归结为有限冲激响应（FIR）或横向滤波器（Kallman）。输入信号被若干延迟单元延时，其延迟时间可以是连续的。这些延迟单元的输出与存储的一组权系数依次相乘，将其乘积相加得到输出信号。这意味着输出是输入信号与所存储的权系数或冲激响应的卷积。这种滤波结构仅包含有零点（因为没有递归反馈单元），因此，若要获得锐截止的频率特性，则需要有大量的延迟单元。不过，这种滤波器始终是稳定的，并能提供线性相位特性。图2-4是横向型滤波器的结构示意图。图2-4横向型滤波器三、硬件设计3.1 系统结构流程图 采用TI公司的DSP芯片 TMS320VC5509，还有电源芯片，上电复位，时钟震荡，JTAG接口的连接。结构图3-1如下：图3-1 系统结构流程图 3.2 电源电路设计由于TMS320VC5509核电压为1.6V，端