实验4FIR数字滤波器的DSP编程实现.doc

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1、实验4:FIR数字滤波器的DSP编程实现　一、实验目的：㈠了解一个FIR数字滤波器DSP程序的设计、编写和建立的过程。㈡学习使用simulator调试滤波器程序的方法。了解使用simulator进行程序调试，如何输入测试信号，观察输出结果。二、实验原理：㈠FIR滤波器的结构和数据存储方式对于一个FIR滤波器，假定其冲激响应为，输入信号为x(n),则有以下差分方程:其对应的滤波器传递函数为：可以用横截型(又称直接型或卷积型)FIR数字滤波器的结构图表示（图8-6-1）。图8-6-1横截型FIR滤波器的结构图由上面的公式和结构图可知,FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断地

2、从输入端读入样本值x(n)，经延时()，做乘法累加，再输出滤波结果y(n)。在实际编程中,的实现方法有两种:线性缓冲区法和循环缓冲区法。本实验采用了循环缓冲区法。循环缓冲区法的主要特点是:对于N级FIR滤波器，在数据存储区开辟一个称为滑窗的具有N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本值。每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其它数据则不需要移动。编写程序时利用片内BK（循环缓冲区长度）寄存器对滑窗进行间接寻址，因而循环缓冲区地址是首尾相邻的。如图8-6-2所示，图中假定N=6。图8-6-2利用循环缓冲区法实现假定第一次执行完后，间接寻址的辅助寄存器ARx指向

3、x(n-5)。然后，从I/O口输入数据x(n+1)，将原来存放x(n-5)的数据存储器单元改写为x(n+1)。同样，当进行完第二次乘法累加运算后，ARx最后指向x(n-4)。这时，再从I/O口输入数据x(n+2)，将原来存放x(n-4)的数据存储器单元改写为x(n+2)。……利用循环缓冲区法的主要优点是：不需要移动数据，可将循环缓冲区定位在数据存储器的任何位置（而线性缓冲区则要求必须定位在DARAM中）。本实验是一个使用CCS的simulator进行滤波器基本程序调试的实验，其输入信号x(n)用.inc文件输入。以下灰色字体内容可以不看。㈡FIR数字滤波器的设计FIR数字滤波器

4、的设计可以采用C、Fortron等高级语言来实现，其编程较为复杂。我们采用MATLAB中信号处理工具箱的有关指令，可以很方便地求出FIR滤波器系数。例：设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法进行，例如选择Hamming窗，其程序为：b=fir1(16,1500/8000*2);FIR数字滤波器系数b为：b0=1.16797e-018b1=0.00482584b2=0.00804504b3=-0.00885584b4=-0.04

5、29174b5=-0.029037b6=0.0972537b7=0.283423b8=0.374525b9=0.283423b10=0.0972537b11=-0.029037b12=-0.0429174b13=-0.00885584b14=0.00804504b15=0.00482584b16=1.16797e-018将上述系数存盘，建立一个数据文件（如fir01.txt）。㈢建立DSP汇编程序的FIR滤波器系数文件上述系数必须转换成Q15格式，并放置在DSP汇编程序的.inc文件中，进行FIR滤波器的汇编程序的汇编、链接时，inc文件将被自动地加入到工程中去。从MATLAB

6、中产生的fir01.txt文件，通过执行转换命令，将自动变换为firdata.inc滤波器系数文件。转换命令为（在MATLAB下）：！firdatfir01.txt将产生firdata.inc文件。其内容如下：N.set17COFF_FIR:.sect"COFF_FIR".word0.word158.word263.word-290.word-1406.word-951.word3186.word9287.word12272.word9287.word3186.word-951.word-1406.word-290.word263.word158㈣产生滤波器输入信号的文件在使用

7、CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时，需要输入时间信号x(n)。以下是一个产生输入信号的C语言程序，这个信号是频率为1000Hz和2500Hz的正弦波合成的波形。文件名为firinput.c。#include#includevoidmain(){inti;doublef[256];FILE*fp;if((fp=fopen("firin.inc","wt"))==NULL){printf("can'topenfile!");return;}fp