DSP课设报告(DOC)

DSP技术课程设计报告I成绩评定表学生姓名班级学号专业电子信息工程课程设计题目FIR滤波器（带通滤波器）评语组长签字：成绩日期20年月日DSP技术课程设计报告II课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名班级学号课程设计题目FIR滤波器（带通滤波器）实践教学要求与目的:要求：1.设计一个截止频率为1500Hz—3000Hz的带通数字滤波器2.在DSPTMS320C5509上实现FIR滤波3.对FIR滤波器各项指标进行评价目的：课程设计是重要的实践教学环节。学生通过动手做软件和硬件设计，能够熟练掌握数字信号处理技术，增加对基础知识的消化和理解。工作计划与进度安排:2012年12月31日进行课程设计动员，分配课程设计题目，查阅资料。2013年01月04日查阅资料2013年01月05日到2013年1月9日为上机时间调试程序及仿真、调试出结果、调试结果验收并写报告。2013年01月10日上午正式提交报告和答辩。指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日DSP技术课程设计报告III摘要数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，数字滤波是语音处理、图像处理、频谱分析等应用中的基本处理算法。DSP是一种处理数字信号的专用微处理器，主要应用于实时快速地实现各种信号的数字处理算法，用DSP芯片实现数字滤波具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点。数字滤波器分为有限冲激响应滤波器(FIR滤波器)和无限冲激响应滤波器(IIR滤波器)，FIR滤波器属于经典滤波器，优点就是由于不存在系统极点。FIR滤波器是绝对稳定的系统，FIR滤波器还确保了线性相位，在信号处理中占有极其重要的地位，数字滤波器一直以来就是数字信号处理器(DSP)最广为人知的应用。关键字：DSP滤波器FIR数字信号处理DSP技术课程设计报告IV目录1数字滤波器简介及设计.....................................................................................11.1数字滤波器的定义和分类..........................................................................11.2数字滤波器的设计方法概述.....................................................................11.3窗函数法.....................................................................................................31.4模拟数字变换法.........................................................................................32系统方案设计......................................................................................................52.1系统功能介绍及流程图..............................................................................52.2FIR滤波器的实现方法................................................................................63数字滤波器的MATLAB辅助设计..................................................................83.1MATLAB简介..........................................................................................83.2FDAtool界面介绍....................................................................................83.3FIR数字滤波器设计................................................................................93.3.1得到滤波器冲激响应序数方法........................................................93.3.2FIR参数设定及频域响应特性.......................................................104数字滤波器的CCS实现.................................................................................114.1简述CCS环境..........................................................................................114.2CCS配置....................................................................................................124.3CCS环境中工程文件的使用....................................................................124.4编译链接和运行目标文件.......................................................................134.4.1对程序进行编译链接........................................................................134.4.2装载.out文件......................................................................................135运行并观察结果.................................................................................................15结论.......................................................................................................................17参考文献...............................................................................................................18致谢....................................................................................................................19附录AC程序清单...........................................................................................20附录B滤波器输出系数...................................................................................25DSP技术课程设计报告1第1章数字滤波器设计原理1.1数字滤波器的定义和分类数字滤波器是指完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统，其输入是一组数字量，其输出是经过变换的另一组数字量。因此，数字滤波器本身既可以是用数字硬件装配成的一台完成给定运算的专用的数字计算机，也可以将所需要的运算编成程序，让通用计算机来执行。从数字滤波器的单位冲击响应来看，可以分为两大类：有限冲击响应(FIR)数字滤波器和无限冲击响应(IIR)数字滤波器。滤波器按功能上分可以分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BSF)。1.2数字滤波器的设计方法概述实际中的数字滤波器设计都是用有限精度算法实现的线性非移变系统，一般的设计内容和步骤包括：(1)根据实际需要确定数字滤波器的技术指标。例如滤波器的频率响应的幅度响应和截止频率等等。(2)用一个因果稳定的离散线性非移变系统的系统函数去逼近这些性能指标。集体来说，就是用这些指标来计算系统函数H(z)。(3)利用有限精度算法来实现这个系统函数。这里包括选择运算结构、进行误差分析和选择合适的字长等。(4)实际的数字滤波器实现技术，包括采用通用的计算机软件和专用的数字滤波器硬件来实现，或者采用通用或专用的数字信号处理器来实现。而IIR滤波器设计的方法有两类，经常采用的第一类设计方法是借用于模拟滤波器设计方法来进行的。其设计的步骤是：先设计模拟原型滤波器，得到其传输函数)(asH,然后将)(asH按某种方法转换成数字滤波器的系统函数H(z)，这一类相对来说容易一些。另一类设计方法是直接在频域或者时域中进行设计，这个需要借助于计算机做一些辅助设计。DSP技术课程设计报告2)(jweA1.3窗函数法窗函数设计的基本思想是要选取某一种合适的理想频率选择性滤波器，然后将它的脉冲响应截断以得到一个线性相位和因果的FIR滤波器。因此这种方法的重点在于选择某种合适的窗函数和一种理想滤波器。对于给定的滤波器技术指标，选择滤波器长度和具有最窄主瓣宽度和尽可能小的旁瓣衰减的某个窗函数。任何数字滤波器的频率响应都是w的周期函数，它的傅立叶级数展开式为:（3.1）（3.2）其中的Wc为滤波器的归一化的截止频率。傅立叶系数hd(n)实际上就是理想数字滤波器的冲激响应。获得有限冲激响应数字滤波器的一种可能方法就是把无穷级数截取为有限项级数来近似，而吉布斯(Gibbs)现象使得直接截取法不甚令人满意。窗函数法就是用被称为窗函数的有限加权系列{W(n)}来修正式((3.2)的傅立叶级数，以求得要求的有限冲激响应序列h(n)，即有:h(n)=hd(n)W(n)(3.3)w(n)是有限长序列，当nN-1及n0时，W(n)=0。几种常用的窗函数工程中比较常用的窗函数有矩形窗函数、三角形((Bartlett)窗函数、汉宁(Harming)窗函数、海明(Hamming)窗函数、布莱克曼(Blackman)窗函数和凯塞Kaiser)窗函数。窗函数的选择原则是:具有较低的旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣幅度;旁瓣幅度下降速度要大，以利增加阻带衰减;主瓣的宽度要窄，以获得较陡的过渡带。通常上述三点很难同时满足。当选用主瓣宽度较窄时，虽然得到较陡的过渡带，但DSP技术课程设计报告3通带和阻带的波动明显增加:当选用最小的旁瓣幅度时，虽能得到匀滑的幅度响应和较小的阻带波动，但过渡带加宽。因此，实际选用的窗函数往往是它们的折衷。在保证主瓣宽度达到一定要求的条件下，适当牺牲主瓣宽度来换取旁瓣波动的减少。总之窗函数不仅有截短的作用，而且能够起到平滑的作用在很多领域得到应用。表1.1给出了几种常用窗函数的性能对比表。表1.1常用窗函数的性