基于DSP的数字滤波器设计

基于DSP的数字滤波器设计

一个实际的应用系统屮，总存在各种干扰。使用DSP进行数字信号处理吋，可以从噪声屮提取信号，即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样，然后经过一个数字滤波器，滤除噪声，提取有用信号；数字滤波器是DSP最基本的应用领域，也是熟悉DSP应用的重要环节。在系统设计屮，滤波器的好坏将直接影响系统的性能。

数字滤波器的基本理论和设计
对于数字滤波器的系统函数可以表示为：

可以直接写成表示输出与输入的关系，即常系数线性差分

N M

方程：以下是IIR滤波器的表达式 J J

H(切気宀触0严

应，则系统是FIFL 当全部＜i=°, 即系统函数和单位抽样响

图一横向滤波器结构图

FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断输入样本，经延吋三"，

作乘法累加，再输出滤波结果y( n )。在这里使用FIR滤波器，它有以下儿个特

点：

(1) 系统的单位冲激响应h( n )在有限个n值处不为零；(2) 系统函数H(z)在|z|>0处收敛，在|z|>0处只有零点，有限z平面只有零点，而全部极点都在z= 0

处；
(3)结构主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。

这本次设计屮FTSK输入数据屮包含频率为800HZ,1200HZ, 1600HZ, 2021 HZ,屮心频率为1600HZ,提取该频率的信号。利用Matlab设计一个带通滤波器。具体参数为：采样频率为 22050H乙通带宽度为 250H乙则 Fpass1=1475H乙Fpass2= 1725HZ ,衰减1db,过渡带为200HZ则Fstopl=1 275HZ , Fstop2 = 1 925HZ ,阻带衰减为30db□运行Matlab获得126阶的带通滤

波器，并提取系数。

用线性缓冲区和带移位双操作数寻址方法实现FIR滤波器

在这里介绍用线性缓冲区法实现二"，其特点是:

(1) 对于N级的FIR滤波器，在数据存储区中开辟一个称Z为滑窗的N个单元的缓冲区，存放最新的N个输入样本。

(2)从最老的样本开始，每读一个样本后，将此样本向下移位。读完最后一个

样本后，输入最新样本至缓冲区的顶部。

刀码冷-i)
在这里N= 126, y ( n) = ?

.title?

在数据存储区中存放系数,并设置线性缓冲区存放 输入数据。 具体实现程序如下 “simfi门 26?asm” .global _firinit ;两个汇编程序，可作为C语言的调

用，一个是初始化底波器
global_asmfir ；另一个是滤波器执行程序

.mmregsX
.usect. bss Mdata1M,127

SIZE.set datal, 1

.data127

COEF

；滤波器初始化 matlab小获得的滤波器系数

_firinit：

SSBX STM FRCT STM RET #X+ ( SIZE

),AR2

#( SIZE?2),AR0

;滤波器执行：

_asmfir：

STLA, *AR2 + 0
RPTZA, # ( SIZE?2)

MACD*AR2-, COEF, A
STHA, *AR2
LD *AR2+ , A
NOP
NOP
RETD
NOP
NOP
.END
Simulator仿真结果分析与硬件调试

仿真在系统调试屮起着重要作用，TI公司也提供了软件仿真

器(Simulator)来调试程序。其屮提供的探测点(ProbePoint)

功能非常强大，它是一个开发算法的工具，将计算机文件数据传送到Fl标板的buffer提供DSP软件应用，同吋可以将计算结果输出到计算机文件屮供分析，也可以通过CCS提供的图形窗口观察输入输出数据情况o
在本次设计屮利用CCS提供的断点和探测点,指定FTSK数据文件的输入点，进行相关设定，同吋利用CCS提供的图形窗口观察输入和输出的波形与频

谱。运行程序，分别得到输入波形和频谱图(图二)，输出波形和频谱图(图三)下

面分别对这两个图形进行分析。
输入波形和频谱图

图二输入信号的波形和频谱图

由图二输入信号的波形图可以看出，输入是有四个不同频率调制的波形。

左边第一种图形在一个周期内占大约1格，而一格所 占的时间为0.00605/10 = 0.605ms ,所以周期 大约为 T1=0.605*1 =0.605ms,频率为1652Hz。最右边的图形一个周期内约占 0.8格，T2= 0.605*0.8 = 0.484ms,频率约为2066Hz。中间的两个图形在一个周期内分别约占2格和1.3格，周期分别约为 T3= 0.605*2 = 1 .21 ms ,频率 约 为 826Hz ,

T4= 0.605* 1.3 = 0.7865ms,频率约为1271Hz。这四个频率与输入的800Hz,1200Hz, 1600Hz, 2021 Hz基本相同。由图屮的输入频谱同样可以看出有四个频率的输入波形，其频率分别约为2756*3/10 = 826.8Hz , 2756*4.5/10= 1 240Hz ,2756*6/1 0 = 1653Hz, 2756*7.5/1 0 = 2067Hz,与输入的800Hz,1200Hz,

1600Hz,2021Hz 基本接近。

输出波形和频谱图

0输出波形 口回因

囚输出频谱图

(3617.58,13.5444) FFT Mag LinAuto Scale Rectangu

图三输出信号的波形和频谱图

由图三屮的输出信号波形图可以看出滤出的波形在一个周期屮约占1格，而一格所占的吋间0.00605/10= 0.605ms。频率约为1652Hz,与要求滤出1600Hz的要求接近。由图三中的的频谱图可以看出滤出的频谱图的频率约在第6格，则滤出的频率约为2756*6/10 = 1 659Hz,与所要求滤出1600Hz的要求接近。

根据以丄Simulator仿真和结果分析，所设计的滤波器能够很好的满足滤波

的要求。Simulator仿真是在进行系统设计屮的一个重要环节，有利于提高我们进行硬件调试的成功率。

现代Dsp技术设计报告

班级:07级（4）班姓 名：郑迎国

学号：0710447