FIR_IIR濾波器設(shè)計(jì)與DSP實(shí)現(xiàn)

1、南京航空航天大學(xué)研究生DSP公共實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：FIR/IIR濾波器設(shè)計(jì)與DSP實(shí)現(xiàn) 學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 2015年6月5南京航空航天大學(xué)研究生DSP實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程2、了解FIR/IIR的原理和特性3、熟悉設(shè)計(jì)FIR/IIR數(shù)字濾波器的原理和方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、通過MATLAB設(shè)計(jì)確定FIR/IIR濾波器系數(shù)2、DSP初始化3、A/D采樣4、FIR/IIR運(yùn)算，觀察濾波前后的波形變化三、實(shí)驗(yàn)背景知識1、FIR基礎(chǔ)理論FIR數(shù)字濾波器是一種非遞歸系統(tǒng)，其沖激響應(yīng)h(n)是有限長序列，其差分方程表達(dá)式為：N為FIR濾波器階數(shù)。在數(shù)字信號處理應(yīng)

2、用中往往需要設(shè)計(jì)線性相位的濾波器，F(xiàn)IR濾波器在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時(shí)，很容易做到嚴(yán)格的線性相位特性。為了是濾波器滿足線性相位條件，要求其單位脈沖響應(yīng)h(n)為實(shí)序列，且滿足偶對稱或奇對稱條件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n)。這樣，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，偶對稱線性相位FIR濾波器的差分方程表達(dá)式為 由此可見，F(xiàn)IR濾波器不斷的對輸入樣本x(n)延時(shí)后，再做乘法累加計(jì)算，將濾波器結(jié)果y(n)輸出。因此，F(xiàn)IR實(shí)際上是一種乘法累加運(yùn)算。而對于線性相位FIR而言，利用線性相位FIR濾波器系數(shù)的對稱性，可以采用結(jié)構(gòu)精簡的FIR結(jié)構(gòu)將乘法器數(shù)目減少一半。2、IIR基礎(chǔ)理論II

3、R數(shù)字濾波器是一種離散時(shí)間系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為假設(shè)MN，當(dāng)MN時(shí)，系統(tǒng)函數(shù)可以看作一個(gè)IIR的子系統(tǒng)和一個(gè)(M-N)的FIR子系統(tǒng)的級聯(lián)。IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是求解濾波器的系數(shù)ai和bi，它是數(shù)學(xué)上的一種逼近問題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準(zhǔn)則）去逼近系統(tǒng)的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模擬濾波器；如果在z平面上去逼近，就得到數(shù)字濾波器。3、本實(shí)驗(yàn)中FIR算法公式 4、本實(shí)驗(yàn)中IIR算法公式四、實(shí)驗(yàn)要求對帶有噪聲的不同輸入信號（正弦波、方波、三角波）進(jìn)行FIR/IIR濾波，觀看濾掉噪聲后的波形。五、實(shí)驗(yàn)程序功能與結(jié)構(gòu)說明1、DEC5502_Filter.c：這是實(shí)驗(yàn)的主程序

4、，包含了系統(tǒng)初始化，音頻芯片各控制寄存器的初始化，A/D采樣程序；2、FIR_Filter：濾波子程序；3、AIC.c：音頻芯片各控制寄存器的初始化；4、E2PROM_Function.c：包含對IIC的各操作函數(shù)；5、I2C.c：進(jìn)行I2C初始化；6、mcbsp.c：配置mcbsp；7、SEED_DEC5502.cmd：聲明了系統(tǒng)的寄存器配置與程序各段的連接關(guān)系。六、FIR/IIR實(shí)驗(yàn)步驟1、打開CCS，進(jìn)入CCS的操作環(huán)境；2、裝入DEC5502_FIR.pjt工程文件，添加SEED_DEC5502.gel文件，進(jìn)行調(diào)試3、打開DEC5502_Filter.c文件，修改SAMPLELONG

5、宏定義。有3個(gè)選擇。1表示256點(diǎn)FFT運(yùn)算，2表示512點(diǎn)FFT運(yùn)算，3表示1024點(diǎn)FFT運(yùn)算。4、編譯、生成DEC5502_Filter.out文件，裝載程序DEC5502_Filter.out；5、本實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置實(shí)驗(yàn)箱信號源。通過液晶屏和鍵盤，設(shè)置信號源：當(dāng)液晶屏上出現(xiàn)“通訊自檢不成功，請復(fù)位系統(tǒng)”時(shí)，按下“Enter”鍵，進(jìn)入“信號發(fā)生器設(shè)置”。在“信號發(fā)生器設(shè)置”這一菜單下：“通道”設(shè)為“0”；“信號類型”可以根據(jù)需要任意選擇；“信號頻率”和“信號振幅”可在屏幕下方“有效輸入”限定的范圍內(nèi)任意輸入；“電壓偏移”設(shè)為0；“信號發(fā)生器開關(guān)”設(shè)為“開啟”。此時(shí)便有信號輸入音頻芯片AIC2的輸入端。6、打開DEC5502_Filter.c文件，在最后兩行設(shè)置斷點(diǎn)。7、運(yùn)行程序，程序停在第一個(gè)斷點(diǎn)處，表明數(shù)據(jù)采集完成；繼續(xù)運(yùn)行程序，程序停在第二個(gè)斷點(diǎn)處，表明濾波完成?？梢杂^察收到的數(shù)據(jù)和顯示的圖像。DataBuffer數(shù)組顯示的是原始信號圖像；DDataBuffer數(shù)組顯示的是濾波后信號圖像。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像顯示1、FIR音頻濾波2、IIR音頻濾波八、實(shí)驗(yàn)中遇到的問題1、連接音頻信號發(fā)生器后無信號輸出解決辦法：首先將音頻端口連接電腦音頻輸出端，以判斷是否是機(jī)箱問題；調(diào)整通道，最終得到音頻信號。九、參考文獻(xiàn)1 戴明楨、周建江，TMS320C54