DSP软件编程(fir滤波器)课件.ppt

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1、FIR滤波器的DSP实现在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用中的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。数字滤波器是DSP的基本应用，分为有限冲激响应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR。本节主要讨论FIR滤波器的基本结构、设计方法和DSP实现方法。FIR滤波器的基本结构数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。一个线性移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系，应满足常系

2、数线性差分方程：x(n):输入序列，y(n):输出序列，ai、bi:滤波器系数，N:滤波器的阶数。若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程：进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数：FIR滤波器的结构：z-1z-1+x(n)y(n)x(n-1)x(n-N+1)b0b1bN-2bN-1z-1FIR滤波器的单位冲激响应h(n)为有限长序列。偶对称线性相位FIR滤波器的差分方程：N——偶数若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件，则FIR滤波器具有线性相位特性。偶对称：h(n)=h(N-1-n)；奇对称：h(n)=-h(N-1-n)。FIR滤波器的

3、基本结构在数字滤波器中，FIR滤波器具有如下几个主要特点：①FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定系统；②FIR滤波器可以设计成具有线性相位特性。FIR滤波器的DSP实现FIR滤波器的输出表达式：y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+…+bn-1x(n-N+1)bi为滤波器系数，x(n)为滤波器在n时刻的输入，y(n)为n时刻的输出。基本算法:采用乘法累加运算。即不断地输入样本x(n)，经过z-1延时后,再进行乘法-累加，最后输出滤波结果y(n)。z-1算法的实现①在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区(滑窗)，用来存放最新的N个输入样本；②从最

4、老样本开始取数，每取一个数后，样本向下移位；③读完最后一个样本后，输入最新样本并存入缓冲区的顶部。线性缓冲区法数据存储器缓冲区顶部最新样本缓冲区底部最老样本←ARx缓冲区:顶部为低地址单元，存放最新样本；底部为高地址单元，存放最老样本；指针ARx指向缓冲区底部。最新样本数据存储器最老样本ARx→x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)x(n-7)求y(n)的过程：取数、移位和运算:①以ARx为指针，按x(n-7)……x(n)的顺序取数，每取一次数后，数据向下移一位，并完成一次乘法累加运算；②当经过8次取数、移位

5、和运算后，得y(n)③求得y(n)后，输入新样本x(n+1)，存入缓冲区顶部单元；④修改指针ARx，指向缓冲区的底部。最新样本数据存储器最老样本ARx→x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)x(n-7)ARx→x(n-7)↑ARx→x(n-6)y(n)=y7=b7x(n-7)+0x(n-6)↑ARx→x(n-5)y(n)=y6=b6x(n-6)+y7x(n-5)↑ARx→x(n-4)y(n)=y5=b5x(n-5)+y6x(n-4)↑ARx→x(n-3)y(n)=y4=b4x(n-4)+y5x(n-3)↑AR

6、x→x(n-2)y(n)=y3=b3x(n-3)+y4x(n-2)↑ARx→x(n-1)y(n)=y2=b2x(n-2)+y3x(n-1)↑ARx→x(n)y(n)=y1=b1x(n-1)+y2x(n)y(n)=b0x(n)+y1←PORTRx(n+1)ARx→结果：①y(n)求y(n)的过程算法：数据存储器ARx→x(n+1)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-4)x(n-5)x(n-6)结果：①y(n)取数顺序：x(n-6)……x(n+1)x(n-5)x(n-4)x(n-3)x(n-2)x(n-1)x(n)x(n+1)最新样本：x

7、(n+2)x(n+2)②y(n+1)③y(n+2)④y(n+3)⑤y(n+4)⑥y(n+5)⑦y(n+6)⑧y(n+7)数据存储器x(n+8)x(n+7)x(n+6)x(n+5)x(n+4)x(n+3)x(n+2)x(n+1)ARx→算法：Z-1的运算是通过执行存储器延时指令来实现的。即将数据存储器中的数据向较高地址单元移位来进行延时。指令：DELAYSmem；(Smem)Smem+1DELAY*AR3-；AR3指向源地址将延时指令与其他指令结合使用，可在同样的机器周期内完成这些操作。例如：LD+DELAY→LTDMAC+DELAY→MACD注意：

8、用线性缓冲区实现z-1运算时，缓冲区的数据需要移动，这样在一个机器周期内需要一次读和一次写操作。因此，线性缓