基于ccs環(huán)境的FIR數(shù)字濾波器仿真

1、分類號編號華北水利水電學院NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower課程設計題目基于ccs環(huán)境的FIR濾波器仿真學院專業(yè)姓名學號指導教師信息工程通信工程2010年12月30日 基于CCS環(huán)境的FIR濾波器仿真摘要本文介紹了數(shù)字濾波器的設計基礎及用窗函數(shù)法設計FIR濾波器的方法，運用MATLAB語言實現(xiàn)了帶通濾波器的設計以及用CCS軟件進行濾波效果的觀察。讀取語音文件，并加入一定的隨機噪聲，最后使用窗函數(shù)濾波法進行語音濾波，將加噪后的語音文件轉(zhuǎn)換為.dat文件使其能和ccs軟件鏈接，輸出個階段的時域和頻域波形。一、設計目的

2、利用匯編語言在CCS環(huán)境中設計一個80級的FIR帶通濾波器，通帶頻率為1.375KHZ至3.625KHZ；阻帶邊界頻率為1KHz和4KHz；采樣頻率為10KHz，并利用設計好的濾波器對常用信號進行濾波處理。二、設計思想1、FIR(FiniteImpulseResponse)濾波器原理：有限長單位沖激響應濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件?？梢栽诒ＷC任意幅頻特性的同時具有嚴格的線性相頻特性，同時其單位抽樣響應是有限長的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。FIR濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領域都有著廣泛的應用。FIR濾波器無反饋回路，是一種條件穩(wěn)定系統(tǒng)，可以設計成具有線性相位特性。設FIR濾波器

3、的系數(shù)為h(0),h(1),，h(N-1),X(n)表示濾波器在n時刻的輸入，則n時刻的輸出為：y(n)二1h(i)x(n-i)二i=0h(0)x(n)+h(1)x(n1)+.h(N1)xn-(N1)FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1所示:2、使用Matlab中的Fdatool設計濾波器在Matlab的Start采單中選擇Toolboxes-FilterDesign-FilterDesign&AnalysisTools(fdatool),或者在命令行中輸入fdatool來啟動濾波器設計分析器。調(diào)整各參數(shù)后得到設計的數(shù)字濾波器如下：EilsEditJiTiGlyEiElatgflis心旳tislpDQ

4、日尋時c|爐用Q兀I亡|也UEISl-lOE01CurrertHHerInFogaticinMagnriudeRssponse(cl；i50SiruzturecDrecl-ForinFIROder:80Geclions:1Slakile:VesSDurce:DeseedResponseTvkcL口JHighpBEEDlflerenllatcrDeslirilEflhodBJtterwarthEqurtpplefrQzDpn-EnnnIDsoIIIvwtvwI川十IIIIII-1S000.5115rilierOrderOptionsDEnatyFactor:20IIhIipiii!川IIlliI

5、lliIlliZZ55Frequency(kHz-FrequencyStiealicatiansUnits:lllz1J|D呂w：inFitrlMagntudeitiecdicirtiansEnteraweightrabje1creachbare!below.三、總體設計1、從Matlab中導出FIR濾波器系數(shù)。在Fdatool中，選擇Targets-CodeComposerStudio(tm)IDE。在出現(xiàn)的對話框中選擇輸出文件類型為Cheaderfile,輸出系數(shù)類型為signed16-bitinteger，如下圖所示：c.點擊OK按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設計出的FIR濾波器的系數(shù)表

6、，文件為fdacoefs.h，得到濾波器的參數(shù)如下：constintBL=81;constintl6_TB81=-16,0,-7,0,139,0,-223,0,17,0,233,0,-14,0,-356,0,35,0,532,0,-59,0,-790,0,85,0,1184,0,-110,0,-1857,0,130,0,3334,0,-143,0,-10382,0,16531,0,-10382,0,-143,0,3334,0,130,0,-1857,0,-110,0,1184,0,85,0,-790,0,-59,0,532,0,35,0,-356,0,-14,0,233,0,17,0,-223

7、,0,139,0,-7,0,-16；2、待測信號設計本實驗設計一個采樣頻率Fs為10KHz,輸入信號頻率為0.5KHz、3KHz和8KHz的合成信號，通過設計的帶通濾波器將0.5KHz和8KHz信號濾除，剩余其余信號。為了方便的導入ccs環(huán)境，特用Matlab生成隨機信號，并導出明為input的dat文件。隨機信號生成代碼：fll=500;%/Hzfl2=3000;%/Hzf13=8000;%/Hzfs=10000;%/采樣HzN=1000%數(shù)據(jù)個數(shù)T=1/fs;%采樣周期n=0:N;x11=sin(2*pi*f11*n*T);x12=0.7*sin(2*pi*f12*n*T);x13=0.5

8、*sin(2*pi*f13*n*T);x_base=(x11+x12+x13);%待濾波信號波形figure(1)plot(x_base)%待濾波信號頻譜figure(2)yff=abs(fft(x_base)df=n*(fs/N)plot(df,yff)xout=x_base/max(x_base);%歸一化xto_ccs=round(32767*xout)fid=fopen(input.dat,w);%打開文件fprintf(fid,16511000n);%輸出文件頭fprintf(fid,%dn,xto_ccs);%輸出fclose(fid);3、CCS環(huán)境程序設計A、在CCS上建立FI

9、R工程并將濾波器仿真程序FIR.c、Matlab導出的頭文件fdacoefs.h和鏈接文件FIR.cmd添加到工程中，對程序進行調(diào)試、鏈接；調(diào)試無誤后生成FIR.out程序。FIR.c程序如下：#includestdio.h#includefdacoefs.h/fdacoefs.h為Matlab生成的系數(shù)表頭文件#defineN81/FIR濾波器的級數(shù)+1，本例中濾波器級數(shù)為80#defineLEN200待濾波的數(shù)據(jù)長度longyn;intinputLEN;輸入緩沖，在仿真時將從內(nèi)存載入intoutputLEN;輸出緩沖，直接存放在內(nèi)存中voidmain()inti,j;int*x;for(j

10、=O;jvLEN-l;j+)x=&inputj;yn=0;for(i=0;iVECTPAGE0.sysregs:BIOSREGSPAGE1.trcinit:EPROGPAGE0.gblinit:EPROGPAGE0frt:EPROGPAGE0.text:EPROGPAGE0.cinit:EPROGPAGE0.pinit:EPROGPAGE0.sysinit:EPROGPAGE0.bss:IDATAPAGE1.far:IDATAPAGE1.const:IDATAPAGE1.switch:IDATAPAGE1.sysmem:IDATAPAGE1.cio:IDATAPAGE1.MEM$obj:IDA

11、TAPAGE1.sysheap:IDATAPAGE1.stack:IDATAPAGE1B、裝載FIR.out文件，把濾波器程序載入內(nèi)存；裝載之前生成的input.dat文件，將Address設置為input，Length設置為200,Page設置為Data。Fage：丁KCancelHelpC、運行程序，點擊RUN按鈕，程序即開始運行。D、查看濾波器濾波效果。打開View-Graph-Time/Frequency，修改參數(shù)設置如下:點擊OK,得到輸入信號的時域波形:E、重復前三個步驟，只改變圖形選項中的DisplayType、GraphTitle、StartAddress，使之最后出現(xiàn)如下的圖

12、形:左上角：輸入數(shù)據(jù)時域圖(StartAddress:input)右上角：輸入數(shù)據(jù)頻譜(DisplayType:FFTMagnitude)左下角：輸出數(shù)據(jù)時域圖(StartAddress:output)右下角：輸出數(shù)據(jù)頻譜(DisplayType:FFTMagnitude)四、總結(jié)實踐證明，該濾波器準確度搞、穩(wěn)定性好，易于移植使用，具有較強的實用性與靈活性。Matlab可方便地設計出FIR數(shù)字濾波器，并且修改系數(shù)方便。DSP的可移植性好，所以能從不同方法得來濾波器系數(shù)，從而達到不同的濾波效果。綜合實驗的各個方面以及實驗中出現(xiàn)的問題，讓我對DSP環(huán)境下濾波器設計這一課程設計有了全新而系統(tǒng)的認識：對濾波器設計首先應該明確設計任務(目的)，要了解自己究竟要設計什么，怎樣設計，以及怎樣解決實驗中出現(xiàn)的問題，必須有一個明確的設計思路；其次，要掌握足夠的理論知識，以踏實、嚴謹?shù)膽B(tài)度對待