基于DSP的IIR数字滤波器-(设计实验)(汇编语言)

1IIR数字滤波器(设计实验)一、实验目的1.了解IIR（InfiniteImpulseResponse，无限冲激响应）滤波器原理及使用方法；2.了解使用MATLAB语言设计IIR滤波器的方法；3.了解DSP对IIR滤波器的设计及编程方法；4.熟悉在CCS环境下对IIR滤波器的调试方法；二、实验原理IIR数字滤波器的传递函数H(z)为：其对应的差分方程为：对于直接形式的二阶IIR数字滤波器，其结构如图４.1图4.1IIR数字滤波器结构图编程时，可以分别开辟四个缓冲区，存放输入、输出变量和滤波器的系数，如图４.2所示。图4.2IIR数字滤波器算法图三、实验内容与步骤设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器，其采样频率Fs=16kHz，其通频带3.2kHzf4.8kHz，内损耗不大于1dB；f2.4kHz和f5.6kHz为阻带，其衰减大于20dB。输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号，达到滤波效果。1、IIR滤波器的MATLAB设计在MATLAB中设计IIR滤波器，程序为：wp=[3.2,4.8];ws=[2.4,5.6];rp=1;rs=2001()1MiiiNiiibzHzaz01()()()MNiiiiynbxniayni2[n,wn]=cheb1ord(wp/8,ws/8,rp,rs)[b,a]=cheby1(n,rp,wn)设计结果为：N=3wn=0.40000.6000b0=0.0114747a0=1.000000b1=0a1=0b2=-0.034424a2=2.13779b3=0a3=0b4=0.034424a4=1.76935b5=0a5=0b6=-0.0114747a6=0.539758在设计IIR滤波器时，会出现系数≥1的情况，为了用Q15定点小数格式表示系数，可以用大数去所有系数。为避免在累加过程中出现≥1的情况，将系数进一步缩小，为此，在MATLAB中加入：B=round(b/6*2^15)；A=round(a/6*2^15)；滤波系数为：B=630-18801880-63A=546101167509663029482．产生滤波器输入信号的文件使用CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时，需要输入时间信号x(n)。本设计输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号。以下是产生输入信号的C语言程序：#includestdio.h#includemath.hvoidmain(){inti;doublef[256];FILE*fp;if((fp=fopen(iirin.inc,wt))==NULL){printf(can'topenfile!\n);return;}fprintf(fp,INPUT:.sect%cINPUT%c\n,'','');for(i=0;i=255;i++){f[i]=sin(2*3.14159*i*4000/16000)+sin(2*3.14159*i*6500/16000);fprintf(fp,.word%1d\n,(long)(f[i]*32768/2));}fclose(fp);3}该程序将产生名为iirin.inc的输入信号程序，内容如下：INPUT:.sectINPUT.word0.word25486.word-15136.word-314.word-11585.word19580.word6270.word-30006.word16383然后，在DSP汇编语言程序中通过.copy汇编命令将生成的数据文件iirin.inc复制到汇编程序中，作为IIR滤波器的输入数据。3．直接型IIR数字滤波器汇编源程序的编写直接型IIR数字滤波器汇编程序iir.asm如下：********直接型IIR数字滤波器通用程序**********.titlediir.asm.mmregs.globalstart.defstart,_c_int00N.set6.copyIIRIN.inc;输入信号x(n)数据table;IIR滤波器系数.word63.word0.word-188.word0.word188.word0.word-63.word0.word+11675.word0.word+9663.word0.word+2948.dataBN.usectBN,N+1AN.usectAN,N+1INBUF.usectINBUF,256;输入缓冲区在数据区0x2400OUTPUT.usectOUTPUT,256;输出缓冲区在数据区0x2600.text4.asgAR0,INDEX_P.asgAR2,XN_P.asgAR3,ACOFF_P.asgAR4,YN_P.asgAR5,BCOFF_P_c_int00bstartnopnopstart:SSBXFRCTSSBXOVMSSBXSXMSTM#BN+N,AR1RPT#NMVPD#table,*AR1-;将bi由程序区存放到数据区STM#AN+N-1,AR1RPT#N-1MVPD#table+N+1,*AR1-;将ai由程序区存放到数据区STM#OUTPUT,AR1RPTZA,#255STLA,*AR1+;输出数据缓冲区清零STM#INBUF,AR1RPT#255MVPD#INPUT,*AR1+;将输入数据由程序区存放到数据区STM#OUTPUT,YN_PSTM#INBUF,XN_PSTM#N-1,INDEX_PSTM#255,BRCRPTBLOOP-1IIR:SUBA,ASTM#BN,BCOFF_PSTM#AN,ACOFF_PRPT#N-1;计算前向通道MAC*XN_P+,*BCOFF_P+,AMAC*XN_P,*BCOFF_P,AMAR*XN_P-0;将AR2指针指向x(n-N)RPT#N-1;计算反馈通道MAC*YN_P+,*ACOFF_P+,ASTHA,*YN_P-0;;保存y(n)LOOP:EENDBEEND.end4．IIR滤波器链接命令文件的编写5对应以上汇编程序的链接命令文件iir.cmd如下：diir.obj-odiir.out-mdiir.mapMEMORY{PAGE0:ROM:ORIGIN=0080H,LENGTH=1000HPAGE1:SPRAM:ORIGIN=0060H,LENGTH=0020HDARAM:ORIGIN=0080H,LENGTH=1380HRAM1:ORIGIN=2400H,LENGTH=0200HRAM2:ORIGIN=2600H,LENGTH=0200H}SECTIONS{.text:ROMPAGE0.data:DARAMPAGE1BN:DARAMPAGE1AN:DARAMPAGE1INBUF:RAM1PAGE1OUTPUT:RAM2PAGE1}①在CCS上建立iir工程并运行iir.out程序。建立iir工程，将iir.asm和iir.cmd添加到工程中，对汇编程序进行汇编、链接；如果有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功后，加载并运行iir.out程序。注意，将iir.asm、iir.cmd、iirin.inc文件和iir.pjt工程文件放在同一文件夹下。②观察输入信号的波形及频谱。单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.3所示改变各选项。由.cmd可知输入信号的数据放在数据区0x2400开始的256个单元中。图4.3Graph属性设置窗口单击OK按钮，则显示输入信号的时域波形如图4.4所示。其波形是频率为4000Hz和5000Hz正弦信号的合成信号。6将图4.3中的DsiplayType项改为FFTMagnitude，则显示输入信号的频谱图。如图4.4所示。图4.4输入信号的时域波形和频谱图③、观察输出信号的波形及频谱。单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.5所示改变各选项。由.cmd可知输出信号的数据放在数据区0x2600开始的256个单元中。图4.5Graph属性设置窗口将图4.5中的DsiplayType项改为FFTMagnitude，则显示输出信号的频谱图。如图4.6所示。7图4.6输出信号的时域波形和频谱图由实验结果可知，通过IIR滤波器对输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号。四、实验仪器设备１.计算机２.DES-320PP—A教学实验系统五、思考题１.任意输入合成信号，自行设计IIR数字滤波器，达到提取信号的目的。