DSP數(shù)字濾波器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、基于DSP的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn)目錄摘要2 第一章.緒論31.1 數(shù)字濾波器的背景及意義31.2 數(shù)字濾波器的原理4第二章.基于MATLAB的語(yǔ)音加噪信號(hào)數(shù)字濾波處理62.1 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理62.2 IIR濾波器的仿真結(jié)果7 第三章.數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)103.1 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)103.2 DSP 系統(tǒng)的特點(diǎn)103.3 IIR數(shù)字濾波器在DSP上的實(shí)現(xiàn)步驟和條件 103.4 DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具113.5 DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖12 第四章.IIR濾波器的仿真代碼及結(jié)果圖134.1 課程設(shè)計(jì)核心代碼134.2 仿真結(jié)果18 第五章.結(jié)果分析與總結(jié)195.

2、1 結(jié)果分析195.2 總結(jié)19 參考文獻(xiàn)20摘要數(shù)字濾波，是數(shù)字信號(hào)處理的基本核心內(nèi)容之一，占有極重要的地位。它通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來(lái)達(dá)到頻域?yàn)V波目的，是圖像處理、語(yǔ)音處理、模式識(shí)別、通信、軟件無(wú)線電、譜分析等應(yīng)用中的一個(gè)基本處理算法。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器不用考慮器件的噪聲、電壓漂移、溫度漂移等問(wèn)題，可以容易的實(shí)現(xiàn)不同幅度和相位頻率等特性指標(biāo)，能夠處理低頻信號(hào)，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢(shì)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用很受歡迎?，F(xiàn)在通過(guò)DSP編程并結(jié)合TI公司的數(shù)字信號(hào)處理器TMs320VC5402設(shè)計(jì)了一款穩(wěn)定度高，低功耗的

3、IIR數(shù)字濾波器系統(tǒng)，并完成了軟硬調(diào)試工作。關(guān)鍵字：數(shù)字濾波器 DSP IIR濾波第1章 緒論1.1數(shù)字濾波器的背景及意義 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，各種新型的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)集成電路技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，使得對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)功能的要求越來(lái)越強(qiáng)。DSP技術(shù)已在通信、控制、信號(hào)處理、儀器儀表、醫(yī)療、家電等很多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.在數(shù)字信號(hào)處理中數(shù)字濾波占有極其重要的地位。數(shù)字濾波在語(yǔ)音信號(hào)、圖象處理模式識(shí)別和譜分析等領(lǐng)域中的一個(gè)基本的處理技術(shù)。數(shù)字濾波與模擬濾波相比數(shù)字濾波具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，主要是因?yàn)閿?shù)字濾波器是過(guò)濾時(shí)間離散信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)，它可以用軟件或用硬件來(lái)實(shí)

4、現(xiàn)，而且在兩種情況下都可以用來(lái)過(guò)濾實(shí)時(shí)信號(hào)或非實(shí)時(shí)信號(hào)。 盡管數(shù)字濾波器這個(gè)名稱一直到六十年代中期才出現(xiàn)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及計(jì)算機(jī)的更新普及，數(shù)字濾波器有著很好的發(fā)展前景。幾乎在所有的工程技術(shù)領(lǐng)域中都會(huì)涉及到信號(hào)的處理問(wèn)題，其信號(hào)表現(xiàn)形式有電、磁、機(jī)械以及熱、光、聲等。信號(hào)處理的目的一般是對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、變換、綜合、估值與識(shí)別等。如何在較強(qiáng)的噪聲背景下提取出真正的信號(hào)或信號(hào)的特征，并將其應(yīng)用于工程實(shí)際是信號(hào)處理的首要任務(wù)。根據(jù)處理對(duì)象的不同，信號(hào)處理技術(shù)分為模擬信號(hào)處理系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)處理(Digital signal Processing，DSP)與

5、模擬信號(hào)處理相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如相對(duì)于溫度和工藝的變化數(shù)字信號(hào)要比模擬信號(hào)更穩(wěn)健，在數(shù)字表示中，精度可以通過(guò)改變信號(hào)的字長(zhǎng)來(lái)更好地控制，所以DSP技術(shù)可以在放大信號(hào)的同時(shí)去除噪聲和干擾，而在模擬信號(hào)中信號(hào)和噪聲同時(shí)被放大，數(shù)字信號(hào)還可以不帶誤差地被存儲(chǔ)和恢復(fù)、發(fā)送和接收、處理和操縱。許多復(fù)雜的系統(tǒng)可以用高精度、大信噪比和可重構(gòu)的數(shù)字技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字信號(hào)處理中一個(gè)非常重要且應(yīng)用普遍的技術(shù)就是數(shù)字濾波。所謂數(shù)字濾波，是指其輸入、輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定的運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含的頻率成分的相對(duì)比例或?yàn)V除某些頻率成分，達(dá)到提取和加強(qiáng)信號(hào)中的有用成份，消弱無(wú)用的干擾成份的目的。數(shù)字濾波與模擬濾波相比

6、，有精度高、可靠性高、靈活性好等突出優(yōu)點(diǎn)，可以滿足對(duì)幅度和相位的嚴(yán)格要求，還能降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，縮短研制到應(yīng)用的時(shí)間，在很多領(lǐng)域逐步代替了傳統(tǒng)的模擬信號(hào)系統(tǒng)。數(shù)字濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理中有著廣泛的應(yīng)用，因此，無(wú)論是在理論研究上還是在如通訊、HDTV(高清晰度電視)、雷達(dá)、圖象處理、數(shù)字音頻等實(shí)際應(yīng)用上都有著美好的技術(shù)前景和巨大的實(shí)用價(jià)值。  基于matlab實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波設(shè)計(jì)，可通過(guò)修改濾波器的參數(shù)十分方便地改變?yōu)V波器的特性，因此我們有必要對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，理解其工作原理優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)穩(wěn)定性好的濾波器系統(tǒng)。掌握濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)和原理能為在通信領(lǐng)域、信號(hào)處理領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域中

7、對(duì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)和準(zhǔn)備，這不僅具有重要的理論意義同時(shí)還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2數(shù)字濾波器原理 數(shù)字濾波器是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時(shí)間系統(tǒng)。作為一種電子濾波器，數(shù)字濾波器與完全工作在模擬信號(hào)域的模擬濾波器不同。數(shù)字濾波器工作在數(shù)字信號(hào)域，它處理的對(duì)象是經(jīng)由采樣器件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)位信號(hào)。數(shù)字濾波器的工作方式與模擬濾波器也完全不同：后者完全依靠電阻器、電容器、晶體管等電子元件組成的物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)濾波功能；而前者是通過(guò)數(shù)字運(yùn)算器件對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的特性。圖1 數(shù)字濾波器原理圖 數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)濾波的方法是：用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字

8、信號(hào)進(jìn)行處理，處理就是按照預(yù)先編制的程序進(jìn)行計(jì)算。數(shù)字濾波器的原理如圖 1所示，它的核心是數(shù)字信號(hào)處理器。 數(shù)字濾波器是按照程序計(jì)算信號(hào)，達(dá)到濾波的目的。通過(guò)對(duì)數(shù)字濾波器的存儲(chǔ)器編寫程序，就可以實(shí)現(xiàn)各種濾波功能。對(duì)數(shù)字濾波器來(lái)說(shuō)，增加功能就是增加程序，不用增加元件，不受元件誤差的影響，對(duì)低頻信號(hào)的處理也不用增加芯片的體積。用數(shù)字濾波方法可以擺脫模擬濾波器被元件限制的困擾 數(shù)字濾波器是一個(gè)離散時(shí)間系統(tǒng)（按預(yù)定的算法，將輸入離散時(shí)間信號(hào)(對(duì)應(yīng)數(shù)字頻率)轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時(shí)間信號(hào)的特定功能裝置）。應(yīng)用數(shù)字濾波器處理模擬信號(hào)（對(duì)應(yīng)模擬頻率）時(shí)，首先須對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行限帶、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)字濾波

9、器輸入信號(hào)的數(shù)字頻率（2*f/fs,f為模擬信號(hào)的頻率，fs為采樣頻率，注意區(qū)別于模擬頻率),按照奈奎斯特抽樣定理，要使抽樣信號(hào)的頻譜不產(chǎn)生重疊，應(yīng)小于折疊頻率（ws/2=)，其頻率響應(yīng)具有以2為間隔的周期重復(fù)特性，且以折疊頻率即=點(diǎn)對(duì)稱。為得到模擬信號(hào)，數(shù)字濾波器處理的輸出數(shù)字信號(hào)須經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、平滑。 數(shù)字濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時(shí)不變的或時(shí)變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應(yīng)用最廣的是線性、時(shí)不變數(shù)字濾波器，以及f.i.r濾波器。第2章 基于MATLAB的語(yǔ)音加噪信號(hào)數(shù)字濾波處理2.1 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，

10、可分為兩種，即無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。IIR 濾波器的特征是，具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)。這種濾波器一般需要用遞歸模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而有時(shí)也稱之為遞歸濾波器。FIR 濾波器的沖激響應(yīng)只能延續(xù)一定時(shí)間，在工程實(shí)際中可以采用遞歸的方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用非遞歸的方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法有多種，如雙線性變換法、窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、插值逼近法和 Chebyshev 逼近法等等。隨著MATLAB 軟件尤其是 MATLAB 的信號(hào)處理工作箱的不斷完善，不僅數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了可能，而且還可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的基本步驟如下：(1)確定指標(biāo)在設(shè)計(jì)一個(gè)濾波

11、器之前，必須首先根據(jù)工程實(shí)際的需要確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。在很多實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)選頻操作。因此，指標(biāo)的形式一般在頻域中給出幅度和相位響應(yīng)。幅度指標(biāo)主要以兩種方式給出。第一種是絕對(duì)指標(biāo)。它提供對(duì)幅度響應(yīng)函數(shù)的要求，一般應(yīng)用于 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)。第二種指標(biāo)是相對(duì)指標(biāo)。它以分貝值的形式給出要求。在工程實(shí)際中，這種指標(biāo)最受歡迎。對(duì)于相位響應(yīng)指標(biāo)形式，通常希望系統(tǒng)在通頻帶中具有線性相位。運(yùn)用線性相位響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：只包含實(shí)數(shù)算法，不涉及復(fù)數(shù)運(yùn)算；不存在延遲失真，只有固定數(shù)量的延遲；長(zhǎng)度為 N 的濾波器(階數(shù)為N-1)，計(jì)算量為 N/2 數(shù)量級(jí)。因此，本文中濾波器

12、的設(shè)計(jì)就以線性相位 IIR 濾波器的設(shè)計(jì)為例。(2)逼近確定了技術(shù)指標(biāo)后，就可以建立一個(gè)目標(biāo)的數(shù)字濾波器模型。通常采用理想的數(shù)字濾波器模型。之后，利用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)際濾波器模型來(lái)逼近給定的目標(biāo)。(3)性能分析和計(jì)算機(jī)仿真上兩步的結(jié)果是得到以差分或系統(tǒng)函數(shù)或沖激響應(yīng)描述的濾波器。根據(jù)這個(gè)描述就可以分析其頻率特性和相位特性，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足指標(biāo)要求；或者利用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的濾波器，再分析濾波結(jié)果來(lái)判斷。2.2 IIR濾波器的仿真結(jié)果圖2 原始語(yǔ)音信號(hào)圖3 添加的噪聲信號(hào) 由圖2可以看出聲波的頻率主要集中在0-1500之間，故我選擇將噪聲分兩種情況添加：將噪聲添加在20

13、00HZ之后，采用低通濾波器濾除噪聲還原原始聲音；將噪聲添加在2000HZ之后，采用帶通濾波器濾除噪聲還原原始聲音。圖4 加噪之后的語(yǔ)音信號(hào)圖5 濾除噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)在Matlab中的仿真不斷改進(jìn)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)濾波器的設(shè)計(jì)若采用巴特沃斯濾波，產(chǎn)生的系數(shù)太小，有得甚至超出精度，若在將其轉(zhuǎn)到CCS設(shè)計(jì)濾波器的話肯定會(huì)超出精度，所以我采用的是橢圓濾波器。在CCS仿真時(shí)我采用的是直接二型結(jié)構(gòu)的橢圓濾波器。直接二型結(jié)構(gòu)如圖6所示：圖6 直接二型結(jié)構(gòu)示意圖濾波器設(shè)計(jì)流程如下 開(kāi)始 開(kāi)始 根據(jù)音頻特性和噪聲 添加濾波器分子分母系數(shù) 設(shè)計(jì)濾波器系數(shù) 產(chǎn)生波形(用兩個(gè)正弦波代替語(yǔ)音和噪聲)調(diào)用Matlab函

14、數(shù)實(shí)現(xiàn)濾波 用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)IIR典范型濾波器 觀察濾波后的效果調(diào)整濾波器系數(shù) 觀察濾波后的效果若效果不佳則調(diào)整濾波器的階數(shù)噪聲完全濾除且原音恢復(fù)無(wú)較大失真 結(jié)束 結(jié)束 其中流程圖是在Matlab中仿真流程，是在CCS中仿真流程，注意根據(jù)課設(shè)要求，兩個(gè)仿真中濾波器應(yīng)是一致的。若CCS仿真中出現(xiàn)效果不佳或者無(wú)法完全濾除噪聲時(shí)，若修改濾波器，則Matlab中也應(yīng)相應(yīng)修改。第三章 數(shù)字濾波器的 DSP 實(shí)現(xiàn)3.1 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)DSP 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試中不但需要數(shù)字信號(hào)處理方面的理論知識(shí)，而且還要熟悉掌握各種 DSP 芯片、外圍硬件電路以及DSP 開(kāi)發(fā)工具等。3.

15、2 DSP 系統(tǒng)的特點(diǎn)DSP 系統(tǒng)是以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的，因此不但具有數(shù)字處理的全部?jī)?yōu)點(diǎn)而且還具有以下特點(diǎn):(1)接口方便：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多； (2)編程方便：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中的可編程 DSP 芯片，能靈活方便地進(jìn)行修改升級(jí)；(3)穩(wěn)定性好：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度及噪聲的影響較小、可靠性高，無(wú)器件老化現(xiàn)象；(4)精度高：16 位數(shù)字系統(tǒng)可以達(dá)到 10-5 級(jí)的精度；(5)可重復(fù)性好：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響

16、，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)；(6)集成方便：DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。3.3 IIR數(shù)字濾波器在DSP上的實(shí)現(xiàn)步驟和條件 IIR數(shù)字濾波器在DSP上的設(shè)計(jì)過(guò)程如下： (1)根據(jù)指標(biāo)確定濾波器的類型，設(shè)計(jì)出濾波器的參數(shù)； (2)根據(jù)DSP的特點(diǎn)（字長(zhǎng)、精度等）對(duì)參數(shù)進(jìn)行取舍、量化，然后進(jìn)行仿真； (3)根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)濾波器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)再次進(jìn)行調(diào)整,直到滿足要求為止； (4)在DSP上用語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)濾波器功能。DSP芯片，既可以做定點(diǎn)運(yùn)算，也可以做浮點(diǎn)運(yùn)算。一個(gè)算法，既可以用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，也可以用高級(jí)語(yǔ)言（C，C+）實(shí)現(xiàn)。而一個(gè)IIR數(shù)字濾

17、波器是否可以在DSP上實(shí)現(xiàn)，最終要看此算法是否滿足兩個(gè)條件：執(zhí)行時(shí)間和精度。一個(gè)算法的精度再高，如果做不到實(shí)時(shí)，也沒(méi)有實(shí)用價(jià)值；相反，如果執(zhí)行時(shí)間很快，但精度滿足不了要求，也就無(wú)從實(shí)現(xiàn)濾波功能。IIR數(shù)字濾波器在DSP上的實(shí)現(xiàn)思路，應(yīng)該是在滿足上面兩個(gè)條件的前提下，找到盡可能簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)方法。3.4 DSP 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具CCS 是一種針對(duì) TMS320 系列 DSP 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,在 Windows 操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、和分析等工具。CCS 有兩種工作模式：軟件仿真器模式：可以脫離 DSP 芯片，在 PC 機(jī)上模擬 DSP的指令集和工作機(jī)制，主

18、要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試；硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在 DSP 芯片上,與硬件開(kāi)發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。CCS 的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C+和匯編的混合編程，其主要功能如下：（1） 具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過(guò)其界面直接編寫 C、匯編、.cmd文件等；（2）含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化 C 編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中；（3）高性能編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語(yǔ)法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤；（4）工程項(xiàng)目管理工具可對(duì)用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。在生成

19、目標(biāo)程序和程序庫(kù)的過(guò)程中，建立不同程序的跟蹤信息，通過(guò)跟蹤信息對(duì)不同的程序進(jìn)行分類管理；（5）基本調(diào)試工具具有裝入執(zhí)行代碼、查看寄存器、存儲(chǔ)器、反匯編、變量窗口等功能，并支持 C 源代碼級(jí)調(diào)試；（6）斷點(diǎn)工具，能在調(diào)試程序的過(guò)程中，完成硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)和條件斷點(diǎn)的設(shè)置；（7）探測(cè)點(diǎn)工具，可用于算法的仿真，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視等；（8）分析工具，包括模擬器和仿真器分析，可用于模擬和監(jiān)視硬件的功能、評(píng)價(jià)代碼執(zhí)行的時(shí)鐘；（9）數(shù)據(jù)的圖形顯示工具，可以將運(yùn)算結(jié)果用圖形顯示,包括顯示時(shí)域/頻域波形、眼圖、星座圖、圖像等，并能進(jìn)行自動(dòng)刷新；（10）提供 GEL 工具。利用 GEL 擴(kuò)展語(yǔ)言，用戶可以編寫自己的

20、控制面板/菜單，設(shè)置 GEL 菜單選項(xiàng)，方便直觀地修改變量，配置參數(shù)等；（11）支持多 DSP 的調(diào)試；（12）支持 RTDX 技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn) DSP 與其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換；（13）提供 DSP/BIOS 工具，增強(qiáng)對(duì)代碼的實(shí)時(shí)分析能力。3.5 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)程序流程圖結(jié)束待濾波的樣本點(diǎn)數(shù)處理完成保存濾波結(jié)果到輸出單元濾波處理讀入新數(shù)據(jù)并存放到棧頂初始化DSP產(chǎn)生輸入數(shù)據(jù)開(kāi)始 否 是第四章 IIR濾波器的仿真代碼4.1 課程設(shè)計(jì)核心代碼：Matlab代碼：y,fs=audioread('C:UsersAdministratorDesktophua

21、ngdi.wav');%sound(y,fs)audiowrite('1-1.wav',y,fs);n=length(y)y_p=fft(y,n);f=fs*(0:n/2-1)/n;figure(1)subplot(2,1,1);plot(y);title('原始語(yǔ)音信號(hào)采樣后的時(shí)域波形');xlabel('點(diǎn)數(shù)')ylabel('幅值A(chǔ)')subplot(2,1,2);plot(f,abs(y_p(1:n/2);title('原始語(yǔ)音信號(hào)采樣后的頻譜圖');xlabel('點(diǎn)數(shù)');yla

22、bel('頻率幅值');L=length(y)noise=0.1*randn(L,2);audiowrite('noise.wav',noise,fs);z=fft(noise);%sound(noise,fs)y_z=y+noise;%sound(y_z,fs)audiowrite('1+noise.wav',y_z,fs);n=length(y);y_zp=fft(y_z,n);f=fs*(0:n/2-1)/n;figure(2)subplot(2,1,1);plot(y_z);title('加噪語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形');xlab

23、el('點(diǎn)數(shù)')ylabel('幅值A(chǔ)')subplot(2,1,2);plot(f,abs(y_zp(1:n/2);title('加噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖');xlabel('點(diǎn)數(shù)');ylabel('頻率幅值'); fp=600;fs=800;Fs=44100;rp=1;rs=10;wp=2*pi*fp/Fs;ws=2*pi*fs/Fs;Fs1=1;wap=2*tan(wp/2);was=2*tan(ws/2);N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s');B,A=butter(N,

24、wc,'s');Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1);figure(3);h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*44100);plot(w,abs(h);title('巴特沃斯低通濾波器');xlabel('頻率（HZ）');ylabel('耗損（dB）');grid on;yd=filter(Bz,Az,y_z);ydd=fft(yd,n);f=fs*(0:n/2-1)/n;figure(4);subplot(2,1,1);plot(yd); title('濾波后信號(hào)時(shí)域波形');xlabel

25、('點(diǎn)數(shù)')ylabel('幅值A(chǔ)')subplot(2,1,2);plot(f,abs(ydd(1:n/2);title('濾波后信號(hào)頻譜');xlabel('點(diǎn)數(shù)');ylabel('頻率幅值'); %sound(yd,Fs);audiowrite('filter.wav',yd,Fs);C語(yǔ)言代碼： IIR直接II型低通數(shù)字濾波器 #include"math.h"#include "stdio.h"#define IIRNUMBER 8 /濾波系數(shù)個(gè)數(shù)，

26、階數(shù)為7階#define SIGNAL1F 2000 /模擬頻率#define SIGNAL2F 7000 /模擬頻率#define SAMPLEF 48000 /采樣頻率#define PI 3.1415926float InputWave();float IIR(float);float fBnIIRNUMBER = 0.0001,0.0006,0.0019,0.0031,0.0031,0.0019,0.0006,0.0001 ; /分子系數(shù)float fAnIIRNUMBER = 1.0000,-4.1865,7.8860,-8.5523,5.7276,-2.3578,0.5505,-0

27、.0561 ; /分母系數(shù)float ddIIRNUMBER= 0.0 ; /中間變量float fInput,fOutput;float fSignal1,fSignal2;float fStepSignal1,fStepSignal2;float f2PI;int j;float fIn256,fOut256;int nIn,nOut;main()nIn=0; nOut=0;f2PI=2*PI;fSignal1=0.0; /初始相位fSignal2=PI*0.1; /初始相位fStepSignal1=2*PI * SIGNAL1F / SAMPLEF; /波形1數(shù)字頻率fStepSigna

28、l2=2*PI * SIGNAL2F / SAMPLEF; /波形2數(shù)字頻率while ( 1 )fInput=InputWave(); /輸入XnfInnIn=fInput;nIn+; nIn%=256; /防止溢出fOutput=IIR(fInput); /輸出YnfOutnOut=fOutput;nOut+; / 請(qǐng)?jiān)诖司渖显O(shè)置軟件斷點(diǎn) if ( nOut>=256 ) /防止溢出nOut=0;float InputWave() /產(chǎn)生波形float Xn;Xn = sin(fSignal1) +0.5*sin(fSignal2);fSignal1+=fStepSignal1; i

29、f ( fSignal1>=f2PI )fSignal1-=f2PI;fSignal2+=fStepSignal2;if ( fSignal2>=f2PI )fSignal2-=f2PI;return(Xn);float IIR(float Xn) /直接II型IIR濾波float Yn=0.0;float ya=0.0; for(j=IIRNUMBER-1;j>0;j-) /中間變量ddi向后移一位 ddj=ddj-1;for(j=1;j<IIRNUMBER;j+) ya+=fAnj*ddj;ya=Xn-ya; /輸入Xndd0=ya; /更新中間變量dd for(j=0;j<IIRNUMBER;j+) Yn+=fBnj*ddj;return Yn; /輸出Yn4.2 仿真結(jié)果圖 7濾波前的波形圖和濾波后的波形圖圖8濾波前的頻譜圖圖9 濾波后的頻譜圖第五章 結(jié)果分析與總結(jié)5.1 結(jié)果分析與心得體會(huì)在效果圖中，上面波形為DSP實(shí)驗(yàn)箱