dsp濾波要點(diǎn)說(shuō)明

1、數(shù)字信號(hào)處理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué) 院：電 子 信 息 工 程 學(xué) 院 班 級(jí)：自動(dòng)化 0706 班電子 0701 班 指導(dǎo)教師：高海林 學(xué) 生：越 07213056冠宇 07214004交通大學(xué)電工電子教學(xué)基地2010 年 1 月 20 日利用DSP現(xiàn)信號(hào)濾波:實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)離散信號(hào)濾波是DSP勺基本功能，本實(shí)驗(yàn)中我們嘗試實(shí)現(xiàn)分別了設(shè)計(jì) FIR 和IIR濾波器實(shí)現(xiàn)低通，高通，帶通，帶阻四種濾波器對(duì)正弦離散信號(hào)進(jìn)行濾波。(1) 學(xué)會(huì)編寫濾波程序和輸入信號(hào)程序。(2) 熟悉CCSM成開(kāi)發(fā)環(huán)境，熟悉DS板的使用。(3) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較FIR和IIR在設(shè)計(jì)上和濾波效果上的區(qū)別。二: FIR濾波器的設(shè)計(jì)例：

2、設(shè)計(jì)一個(gè)采樣頻率 Fs為8000Hz輸入信號(hào)頻率為1000HZ 2500HZ與4000HZ 的合成信號(hào)，通過(guò)設(shè)計(jì) FIR濾波器分別實(shí)現(xiàn)低通，高通，帶通，帶阻的濾波功:實(shí)驗(yàn)原理 一個(gè)線性位移不變系統(tǒng)的輸出序列y(n)和輸入序列x(n)之間的關(guān)系，應(yīng)滿足常系數(shù)線性差分方程：X-1型y() -丫-j)- V應(yīng)- j)0x(n)：輸入序列，y(n)：輸出序列，ai、bi :濾波器系數(shù)，N濾波器的階數(shù)。在式上式中，若所有的ai均為0,則得FIR濾波器的差分方程：對(duì)上式進(jìn)行z變換，可得FIR濾波器的傳遞函數(shù):FIR濾波器的結(jié)構(gòu)FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)h(n)為有限長(zhǎng)序列。若h(n)為實(shí)數(shù)，且滿足偶對(duì)稱或

3、奇對(duì)稱的條件，則FIR濾波器具有線性相位特性。 在數(shù)字濾波器中，F(xiàn)IR濾波器具有如下幾個(gè)主要特點(diǎn)： FIR濾波器無(wú)反饋回路，是一種無(wú)條件穩(wěn)定系統(tǒng)； FIR濾波器可以設(shè)計(jì)成具有線性相位特性。本實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的就是一種偶對(duì)稱的線性相位濾波器。程序算法實(shí)現(xiàn)采用循環(huán)緩沖區(qū)法。:算法原理: 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)Nt單元的緩沖區(qū)(滑窗)，用來(lái)存放最新的N個(gè)輸入 樣本； 從最新樣本開(kāi)始取數(shù)； 讀完最老樣本后，輸入最新樣本來(lái)代替最老樣本，而其他數(shù)據(jù)位置不變； 用BK寄存器對(duì)緩沖區(qū)進(jìn)行間接尋址，使緩沖區(qū)地址首尾相鄰。二：實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)步驟1. FIR濾波器設(shè)計(jì)利用MATLA中的FD;工具導(dǎo)出正確的參數(shù)。2. 產(chǎn)生

4、濾波器輸入信號(hào)文件以下是一個(gè)產(chǎn)生輸入信號(hào)的 C語(yǔ)言程序，信號(hào)是頻率為1000Hz、2500Hz和4000Hz的正弦波合成的波形：#i nclude #in clude void main()int i;double f256;FILE *fp; if(fp=fopen(in.inc,wt)=NULL) printf(cant open file! n); return; for(i=0;ilMP4 S-p Llf Luti.rivUnite HzUhijs: dBFiSOOOApdBS- 1r! nuFnp- 200DKb*5甘：fe亠r?A+c-31I *-d-拠-1 M-1 Z-2:e*4

5、：|上點(diǎn) r -i. |I i !75- -?59%)lineln 4ur? iiirtc 2rm丐*產(chǎn)4 H5 Ti t-lin.x3 Grtuliical Di和In丫. nC ir-C-THAJtErti+r KT cy SpecK.dlichiDtr.icp FiltfcfUiti JO-mS Crji 廠“Di :pl xyL t)XwZ Grf i i rl Di :】leE、3$C7S, M.132O RIHY 鴻Lin Auto We Rxungul(3937.5, 9531.65) F7T 1)gLin ftut Scale RrctinriU:4)帶阻濾波器.dataINP

6、UT .copy bandstop.inc OUTPUT .space 1024 DATABUF .usect FIR_BFR,N BOS.usect STACK,0FhTOS.usect STACK,1輸入數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)區(qū) 0x2400輸出數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)區(qū) 0x2500.text.asg AR4,DATA_P.asg AR6,INBUF_P.asg AR7,OUTBUF_P _c_int00b startnopnop start: SSBx FRCT 數(shù)方式）位STM #DATABUF,DATA_P數(shù)據(jù) x(n) 緩沖區(qū)指針 模擬輸入數(shù)據(jù)指針;FIR濾波器輸出數(shù)據(jù)指針小數(shù)乘法編程時(shí)，設(shè)置FRCT小數(shù)

7、據(jù)緩沖區(qū)清零.mmregs.global start.def start,_c_int00KS.set 256J輸入樣本數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)N.set 49;FIR濾波器階數(shù)COEF_FIR .sect COEF_FIR;FIR濾波器系數(shù).word -309, 830,326,72, 98, 297,201,-395,-910.word -584, 414,999,575, -92, 42,581,10, -1900.word -2933, -799,3409,5411, 2317, -3534, 26290,-3534, 2317.word 5411, 3409,-799,-2933, -1900,10

8、, 581,* 一個(gè)FIR帶阻濾波器程序*RFl44 i+r KT ROM1 PAGE 0.data : INTRAM1 PAGE 1COEF_FIR: INTRAM2 PAGE 1FIR_BFR : INTRAM3 PAGE 1STACK : B2B PAGE 1三：IIR濾波器的設(shè)計(jì)例：設(shè)計(jì)一個(gè)采樣頻率 Fs為8000Hz,輸入信號(hào)頻率為1000HZ與2500HZ與4000HZ 的合成信號(hào)，通過(guò)設(shè)計(jì)IIR濾波器實(shí)現(xiàn)低通和高通功能。實(shí)驗(yàn)原理數(shù)字濾波器的輸入xk和輸出yk之間的關(guān)系可以用如下常系數(shù)線性差分方程及其z變換描述：系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)為：設(shè)N=M則傳輸函數(shù)變?yōu)椋恨D(zhuǎn)換成極零點(diǎn)表示為：式中，j

9、 z表示零點(diǎn)，j p表示極點(diǎn)，它具有N個(gè)零點(diǎn)和N個(gè)極點(diǎn),如果任何 極點(diǎn)在Z平面單位圓外，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果系數(shù) bj全部為0,濾波器成為由于系統(tǒng)對(duì)序列施加的算法，是由加法、非遞歸的FIR濾波器，這時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有極點(diǎn)，因此 FIR濾波器總是穩(wěn)定的。對(duì)于 IIR濾波器，有系數(shù)量化敏感的缺點(diǎn)。延時(shí)和常系數(shù)乘三種基本運(yùn)算的組合,現(xiàn)而不影響系統(tǒng)總的傳輸函數(shù)。所以可以用不同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波器來(lái)實(shí)四階直接型IIR濾波器的結(jié)構(gòu)恥I .0啾旬I二7Z旳1Lz 1A4實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)步驟1.IIR 濾波器的設(shè)計(jì)以及參數(shù)提取通過(guò)MATLAB的FDA工具導(dǎo)出正確的濾波器參數(shù)，需要注意的一點(diǎn)是：設(shè)計(jì)IIR 濾波器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或

10、一個(gè)以上的系數(shù)大于等于1的情況，為了用Q15定點(diǎn)小數(shù)格式表示系數(shù)， 可以用大數(shù)去除所有系數(shù)。 為避免在累加過(guò)程中出現(xiàn)大于等于 一的情況，將系數(shù)進(jìn)一步縮小，為此，在MATLAB加入二：產(chǎn)生濾波器輸入信號(hào)的程序程序如下：以下是一個(gè)產(chǎn)生輸入信號(hào)的 C語(yǔ)言程序，信號(hào)是頻率為1000Hz、2500Hz和 4000Hz的正弦波合成的波形：#include #include void main()int i;double f256;FILE *fp;if(fp=fopen(in.inc,wt)=NULL)printf(cant open file! n);return;for(i=0;iROM PAGE 0

11、.data :DARAM PAGE 1BN :DARAM PAGE 1AN :DARAM PAGE 1INBUF :RAM1 PAGE 1OUTPUT :RAM2 PAGE 1 四：實(shí)驗(yàn)感想冠宇：在還沒(méi)有上這門課的時(shí)候就聽(tīng)說(shuō)過(guò) DSP 實(shí)驗(yàn)比一般的實(shí)驗(yàn)要復(fù)雜，因 為它需要自己動(dòng)手去編寫繁雜的程序。 在這個(gè)學(xué)期最后幾周的上課過(guò)程中， 一直 努力跟上老師的節(jié)奏， 老師上課講的基本掌握了， 但是讓選題的時(shí)候， 發(fā)現(xiàn)很多 題目的部分容是沒(méi)講過(guò)的， 需要自己去自學(xué)去研究， 我想， 這也是這門課的特點(diǎn) 吧，交給我們一個(gè)基礎(chǔ)，讓我們自己去發(fā)揮。開(kāi)題報(bào)告交的比較早，選題的時(shí)候 也只是馬馬虎虎知道個(gè)大概， 具體

12、怎么操作怎么設(shè)計(jì)也沒(méi)有一個(gè)清晰的思路。 等 到考完試，靜下心來(lái)做 DSP 實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，知道了選題的難度。其實(shí)我們這個(gè)濾 波器的題目還算比較容易做的， 因?yàn)槔蠋熒险n有講到過(guò)類似的， 但是我們這個(gè)實(shí) 驗(yàn)的主要難點(diǎn)在于 IIR 濾波器的設(shè)計(jì)上，因?yàn)?FIR 濾波器的設(shè)計(jì)直接提取參數(shù)就 ok 了，而IIR濾波器由于有一個(gè)反饋，所以程序上有些不同，主要是要用MAC分別計(jì)算正向和反向，然后相加得到最后的輸出。體現(xiàn)在程序里就是RPT #N-1MAC *XN_P+,*BCOFF_P+,AMAC*XN_P,*BCOFF_P,AMAR*XN_P-0 ;將AR2指針指向x(n-N)RPT#N-1 ;計(jì)算反饋通道MA

13、C*YN_P+,*ACOFF_P+,A其他的還有程序調(diào)試的繁雜， 這點(diǎn)我相信每個(gè)小組的成員都很頭疼， 來(lái)回的調(diào)試 和不明白原因看似沒(méi)有道理的錯(cuò)誤折騰了我們很長(zhǎng)時(shí)間， 不過(guò)隨著最后一點(diǎn)一點(diǎn) 調(diào)試，結(jié)果還算滿意。越：上DSP實(shí)驗(yàn)課之前沒(méi)有想到這個(gè)課程會(huì)這么難，以為也向理論課一樣編一點(diǎn) MATLAB?序，第一次接觸DSP的實(shí)驗(yàn)程序，大部分都看不懂，一時(shí)茫然無(wú)措。上課時(shí)我很認(rèn)真的聽(tīng)講， 總算勉強(qiáng)有了點(diǎn)大概的理解， 我發(fā)現(xiàn)上課不記筆記， 不 課后復(fù)習(xí)很難記住每個(gè)細(xì)節(jié)， 幸虧我記了了筆記， 做實(shí)驗(yàn)時(shí)才比較從容。 選題報(bào) 告交的比較早， 但是我們選了濾波器， 因?yàn)槔蠋熣n上講了很大一部分， 還有我們 對(duì)濾波器了解的還可以?？纪暝囎鰧?shí)驗(yàn)時(shí)才發(fā)現(xiàn)濾波器并不簡(jiǎn)單，因?yàn)槌绦蛞?/p>