FIR滤波器设计与DSP实现

FIR

滤波器设计与DSP实现

一、 实验目的

1. 掌握数字滤波器的设计过程； 2. 了解FIR 的原理和特性；

3. 熟悉设计FIR 数字滤波器的原理和方法。

二、实验内容

1. 通过MATLAB 设计确定FIR 滤波器系数； 2. DSP 初始化； 3. A/D 采样 ；

4. FIR 运算，观察滤波前后的波型变化。

三、实验背景知识

1. 有限冲击响应数字滤波器（FIR）的基础理论

FIR 数字滤波器是一种非递归系统，其冲激响应h(n)是有限长序列，其差分方程表达式

为：，其中N 为FIR 滤波器的阶数。

在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到严格的线性相位特性。为了使滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h(n)=h(N-1-n)或

h(n)=-h(N-1-n)。这样，当N 为偶数时，偶对称线性相位FIR 滤波器的差分方程表达式为

由上可见，FIR 滤波器不断地对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加算法，将滤波器结 果y(n)输出。因此，FIR 实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR 而言，利用线性 相位FIR 滤波器系数的对称特性，可以采用结构精简的FIR 结构将乘法器数目减少一半。

2. 本实验中FIR 的算法公式：

四、实验程序的功能与结构说明

1. Filter 实验所包含文件

①. DEC5502_Filter.c：这是实验的主程序，包含了系统初始化，音频芯片各控制寄存 器的初始化， A/D 采样程序； ②. FIR_Filter 滤波子程序；

③. AIC.c：音频芯片各控制寄存器的初始化；

④. E2PROM_Function.c：包含对IIC 的各操作函数； ⑤. I2C.c：进行I2C 初始化； ⑥. mcbsp.c：配置mcbsp；

⑦. SEED_DEC5502.cmd: 声明了系统的存储器配置与程序各段的连接关系。

2.程序流程图

3.实验准备

首先将光盘下 03. Examples of Program \\ 05. SEED-DTK5502 实验程序目录下的 3.4.1 FiR_filter 的文件夹拷贝到D：盘根目录下。 ①. 将DSP 仿真器与计算机连接好；

②. 将DSP 仿真器的JTAG 插头与SEED-DEC5502 单元的J1 相连接；

③. 打开SEED-DTK5502 的电源。观察SEED-DTK_MBoard 单元的＋5V，＋3.3V， ＋15V，－15V 的电源指示灯以及SEED_DEC5502 的电源指示灯D2、D4 是否均 亮；若有不亮的，请断开电源，检查电源。

④. 用音频线连接SEED-DTK_MBoard 单元的J10 接口与SEED-DEC5502 单元的J5接口。

4.实验步骤

①.打开CCS，进入CCS 的操作环境；

②.装入DEC5502_FIR.pjt 工程文件，添加SEED_DEC5502.gel 文件，进行调试；

③. 打开DEC5502_Filter.c 文件，到第35 行修改SAMPLELONG 宏定义。SAMPLELONG 是采样长度选择，有3 个选择1、2、3。1 表示256+256，2 表示512+256，3 表示1024+256本实验中将其设置为3，如下图所示：

④. 修改完宏定义后，编译、连接生成DEC5502_Filter.out 文件，装载程序

DEC5502_Filter.out；

⑤. 本实验需要设置实验箱信号源。通过液晶屏和键盘，设置信号源：当液晶屏上出现“通讯自检不成功，请复位系统”时，按下“Enter”键，进入“信号发生器设置”。 在“信号发生器设置”这一菜单下：

“通道”设为“0”；

“信号类型”可根据需要任意选择，本实验中设置为“带噪声的正弦波”

“信号频率”和“信号振幅”可在屏幕下方“有效输入”限定的范围内任意输入，建议 振幅设为1000 左右，频率”设为300 左右； “电压偏移”设为0；、

“信号发生器开关”设为“开启”（通过关闭到开启的转变，使其指示灯变亮）。此时便有信号输入音频芯片AIC23 的输入端。

⑥打开DEC5502_Filter.c 文件，在第340行“while(1){”设置断点，与357 行

“fir_filter(DataBuffer,hfir,DDataBuffer,ORDER_FIR,SampleLong,ROUND_FIR)”设置断点。

⑦. 运行程序，程序停在第一个断点处，表明数据采集完成；继续运行程序，程序停在 第二个断点处，表明滤波完成。可以观察收到的数据和显示的图像；DataBuffer 数组显示的是原始信号图像；DDataBuffer 数组显示的是滤波后信号图像。可以修改信号源，继续执行，观察不同信号源的滤波结果。其中图像显示设置对话框中Start adderss:起始地址；Acquisition Buffer Size:输入数据个数；Display Data Size:显示数据个数（注意：显示个数要与程序中宏定义的采样个数一致）；DSP Data Type:数据类型；

本实验采用带噪声的正弦波为输入信号，对图像显示设置对话框设置和对应的图形显示如下：

滤波前：

滤波后

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