DSP原理及應(yīng)用課程設(shè)計方案任務(wù)說明書

“ＤＳＰ原理及應(yīng)用”課程設(shè)計任務(wù)說明書電子通信工程系設(shè)計任務(wù)1、利用Mａｔｌａb軟件的ＦDAToｏl工具設(shè)計FIR濾波器,并提取濾波器參數(shù)；2、在ＣCS集成開發(fā)環(huán)境下，利用第1步得到的濾波器參數(shù)，利用窗函數(shù)法設(shè)計FＩR濾波器程序，觀察輸入信號及濾波后得到的輸出信號的時域波形及ＦＦTMagnｉtude波形;３、利用TＭＳ32０F28１2的ADＣ片內(nèi)外設(shè)的外圍電路實(shí)時采集的混頻信號數(shù)據(jù)，使用１個51階的FIR低通濾波器,在ＣCＳ中設(shè)計FIR濾波器程序?qū)崿F(xiàn)濾波，觀察相關(guān)波形及濾波效果，通過ＳCＩ接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)上；4、(選做)利用TＩ公司的ＴＬV3２0ＡIC23高性能立體聲音頻Codeｃ芯片,通過MIＣ或音頻接口采樣音頻信號,對采樣的音頻信號做濾波運(yùn)算,進(jìn)行低音加重處理，再將運(yùn)算過的音頻數(shù)據(jù)通過揚(yáng)聲器播放出來。相關(guān)設(shè)備PC機(jī),CCS集成開發(fā)環(huán)境,EXPＩV型實(shí)驗(yàn)箱，XDS5１0仿真調(diào)試器，Matlab軟件設(shè)計原理有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論；濾波器就是在時間域或頻域內(nèi)，對已知激勵產(chǎn)生規(guī)定響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),使其能夠從信號中提取有用的信號，抑制并衰減不需要的信號。濾波器的設(shè)計實(shí)質(zhì)上就是對提出的要求給出相應(yīng)的性能指標(biāo),再通過計算,使物理可實(shí)現(xiàn)的實(shí)際濾波器頻率響應(yīng)特性逼近給出的頻率響應(yīng)特性。ＦIR數(shù)字濾波器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：（1)由此得到系統(tǒng)的差分方程：（2)若ＦＩR數(shù)字濾波器的單位沖激響應(yīng)序列為h（ｎ），它就是濾波器系數(shù)向量b(n)。傳統(tǒng)的濾波器分析與設(shè)計均使用繁瑣的公式計算,轉(zhuǎn)變參數(shù)后需要重新運(yùn)算，從而在分析與設(shè)計濾波器尤其是高階濾波器時工作量格外大.這里應(yīng)用MATLAB設(shè)計ＦIR濾波器，依據(jù)給定的性能指標(biāo)設(shè)計一個H（z),使其逼近這一指標(biāo)，進(jìn)而計算并確定濾波器的系數(shù)b(n），再將所設(shè)計濾波器的幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)曲線作為輸出，與設(shè)計要求進(jìn)行比較,對設(shè)計的濾波器進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計完成之后將得到FIＲ濾波器的單位沖激響應(yīng)序列ｈ（n）的各個參數(shù)值。程序流程圖無限循環(huán)初始化無限循環(huán)初始化輸入低通濾波器各頻率參數(shù)構(gòu)建濾波器頻域特性波形使用FDATool提取濾波器參數(shù)或用FIR濾波器計算程序計算得到濾波器參數(shù)構(gòu)建FIR濾波器進(jìn)行濾波熟識CCS集成開發(fā)環(huán)境的使用，能對程序進(jìn)行跟蹤,分析結(jié)果；熟識SCI外設(shè)接口的相關(guān)知識,能通過串行口與PＣ機(jī)進(jìn)行通信。應(yīng)用基礎(chǔ)使用Mａｔlab中的Fdａｔoｏl設(shè)計濾波器（本文以ＦIR低通濾波器為例)FＤATｏｏl（FilterＤｅsign＆AnａｌysisＴｏol）是MATLAB信號處理工具箱里專用的濾波器設(shè)計分析工具，MATＬAB６.0以上的版本還專門增加了濾波器設(shè)計工具箱(ＦilteｒDｅｓｉgｎToolｂｏｘ）。FDATｏol界面為濾波器設(shè)計供應(yīng)了一個交互式的設(shè)計環(huán)境，用戶可以依據(jù)對幅值和零極點(diǎn)圖的設(shè)置,設(shè)計幾乎全部的基本的常規(guī)濾波器，包括FＩR和IIR的各種設(shè)計方法,它們都具有標(biāo)準(zhǔn)的頻率帶寬結(jié)構(gòu)。采納FDATooｌ設(shè)計法時其界面的上半部分為特性區(qū)，用來顯示濾波器的各種特性；下半部分為參數(shù)設(shè)定區(qū),用來設(shè)定濾波器的各種參數(shù)。首先在命令窗口鍵入FDAtool命令，啟動濾波器設(shè)計分析器,調(diào)出FDAtoｏl界面，如圖１所示。圖１FDAＴooｌ界面在FilteｒTyｐe選項(xiàng)中選Loｗpaｓｓ,在ＤeｓigｎMetｈod中選擇FIR濾波器,接著在ＦＩＲ中選擇Winｄｏｗ（窗函數(shù))法。然后在ＦilteｒOｒdｅr中選擇SｐｅｃiｆyOrｄeｒ（為指定階數(shù)），輸入數(shù)值為“2４”；在Opｉtiｏns框中選中“SｃalｅPaｓｓbanｄ”;在窗類型(Window：)下拉框選擇“Blaｃkman”.在ＦreｎｑuencySｐｅcｉfｉｃation選項(xiàng)中，將fs（為采樣頻率）、fｃ(為通帶截止頻率)中分別鍵入3０0０0Hz和９６０0Hｚ.點(diǎn)擊“ＤｅsignFｉltｅｒ”按鈕,完成濾波器的設(shè)計。簡略參數(shù)及設(shè)計成功后的結(jié)果如圖2所示.圖２ＦＩR低通濾波器設(shè)計 設(shè)計完成后,可以通過菜單選項(xiàng)Analyｓis來分析濾波器的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)特性。點(diǎn)擊Anaｌysiｓ中的ＭａｇnituｄｅResｐonsｅ和ＰhaｓeResponse對幅頻和相頻響應(yīng)進(jìn)行分析。在FDＡＴｏol中，選擇Tａrgeｔｓ－〉Ｇｅｎｅrａt(yī)eCＨeadｅr．．．,如圖３所示。圖3導(dǎo)出濾波器系數(shù)點(diǎn)擊Gｅnerａt(yī)e按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設(shè)計出的ＦIR濾波器的系數(shù)表.(默認(rèn)的系數(shù)表文件為fdａcｏefs。h）在Matlab中打開得到的ｆdacoｅfs。h的文件，如圖４、圖5所示。圖４查看fｄaｃoeｆs。h文件圖5fｄａcoefs.h文件中的系數(shù)表取系數(shù)表中的數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后3位有效值，得到如下內(nèi)容:cｏnstfloatB[２５］＝｛０．０，０．0，0。00１，-0．０02，－0．０0２，０．01，－0.0０９，—０．０1８,0.０4９，—0。０２,－0.1１，０。28,0。64,0．28,－０．1１，—０．02,０。０49,-０。018，-０。０09，0．01，-0．0０2，—０．0０2，0．0０1,0．0，０。0}；在CCS中編寫FIR濾波器程序（以C語言為例）(１）實(shí)驗(yàn)籌備設(shè)置軟件仿真模式,啟動CＣS。（2）建立工程建立一個文件夾,存放在Ｄ:＼FIR，將Ｄ:\課程設(shè)計\ＦIR濾波器\Fｉr源程序文件夾下的工程全部復(fù)制到Ｄ:\FIＲ，在ＣCS中打開D:\FIR\fｉｒ＼ｆｉｒ.pjt工程，就會得到如圖6所示的工程界面。圖6FIＲ工程示例（３）編譯生成fiｒ。oｕt文件，通過Ｆilｅ->LｏａdPrｏｇｒam…裝載該文件.（４）設(shè)置波形時域觀察窗口。選擇菜單Vｉew→Graph→Tｉme/Freqｕenｃy…，分別進(jìn)行如圖7、圖8所示設(shè)置。圖７輸入數(shù)據(jù)時域波形觀察圖8濾波后輸出波形觀察（５）設(shè)置頻域觀察窗口，選擇菜單Ｖiew→Gｒaph→Timｅ/Ｆreｑueｎcy…，分別進(jìn)行如圖9、圖１0所示設(shè)置。圖９輸入數(shù)據(jù)ＦFT分析圖形觀察圖１0濾波后輸出數(shù)據(jù)的ＦＦT圖形觀察（６)設(shè)置斷點(diǎn)。在程序ｆｉr.ｃ中，有注釋斷點(diǎn)的語句上設(shè)置軟件斷點(diǎn)。（7)運(yùn)行并觀察結(jié)果。選