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DSP 应用技术 实验报告四 题目： DSP 应用技术实验报告 院系： 电子工程与光电技术学院 姓名（学号）： 指导教师： *** 实验日期： 2015 年 12 月 11 号 实验四 FIR滤波器的 DSP实现 一、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. 理解算法实现中实时的概念 4. 掌握 DSP 开发过程以及基本调试方法 5. 理解汇编以及高级语言开发 DSP 实现算法的区别 二、实验仪器 计算机，C2000 DSP 教学实验箱，XDS510 USB 仿真器，示波器，信号源 三、实验内容 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。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、实验准备 1、实验流程 实验之前首先必须对 FIR 滤波器的设计、实现算法有所了解，必要时通过计算机 算法仿真，理解 FIR 滤波器特性。由于计算机仿真属于浮点运算，而 TMS320F2812 是定点 DSP，因此需要针对所设计的FIR 滤波器系数进行定标，随后对定标后的 数据再次进行仿真，以验证定点实现的性能是否满足系统指标。根据 FIR 滤波器 算法，编写 C 源程序或者汇编程序，实现算法功能。并验证 DSP 实现时算法的 正确性以及精度的要求。这种算法功能上的仿真可以利用 CCS 集成开发环境中数 据 IO 来模拟信号的输入，完成验证算法精度与功能的正确。验证了算法的功能 正确之后，可以将程序下载到 DSP 上运行，观察现象。更为重要的是，在硬件 平台上验证系统的实时性，以及评估资源的使用情况。若满足实时性要求，则测 试各项指标，应该与原理设计相吻合。如果实现与理论不一致，则首先检查算法 的实时性，以及资源使用是否冲突等原因，对程序进行优化后再次编译链接，重 新验证直至正确。算法的优化有时会贯穿于整个设计之中。 图4.1 算法流程实现 2、程序流程 FIR 滤波器算法属于典型的数据流处理方式，每到达一个新数据，就必须进 行一次计算，更新输出。 因此，当一次采样完成之后，就可以进行 FIR 核心算法，并将计算结果输出 给 DAC。因此，和 DSP 的数据采集实验类似，用 DSP 实现实时的 FIR 信号处理 算法必须依赖于 ADC、DSP 以及 DAC 三大基本部件。充分利用 DSP 片上 ADC 外 设，实现模拟信号的采样，并由 DSP 完成 FIR 核心算法，由 DSP2000 实验箱中 DAC1 （AD768）来完成数字到模拟的还原。在数据采集实验基础上，我们对程序 流程稍加改动，就可实现完整数字 FIR 滤波器功能。程序流程如图 4.2 所示。 图二 FIR 滤波器程序流程 3、FIR 滤波器设计 数字滤波器用于完成信号的滤波处理功能，是用有限精度算法实现的离散时 间非时变系统。用 DSP 实现数字 FIR 滤波算法，具有稳定性强、精度高、实时性 好、灵活性大、实现简单等优点。有限长的单位冲击响应滤波器（FIR）差分方 程可表示为： ᵄ [ ] [ ] y n = ∑ ℎ ᵅ ᵆ[ᵅ − ᵅ] ᵅ=0 其中，h 是滤波器系数，x 为输入的数字信号，y 为 FIR 滤波器计算输出。N 为滤波器阶数。由此可得，一个 N 阶的滤波器计算，需要 N+1 个滤波器系数， N+1 个数字输入，每得到一个 y 值，需要 N+1 次乘法以及 N 次加法。另外，N 阶 滤波器需要保存当前的 N+1 个输入信号