本科畢業論文__基于dsp的數字濾波器設計(留存版)

　　

【正文】 .......................................... 4 FIR 濾波器的特點 ............................................................................................. 4 FIR 濾波器的設計方法 ..................................................................................... 4 利用窗函數法設計 FIR 濾波器 ................................................................ 4 用頻率抽樣法設計 FIR 濾波器 ................................................................ 7 利用切比雪夫逼近法設計 FIR 濾波器 .................................................... 7 FIR 濾波器的實現方法 ..................................................................................... 9 FIR 濾波器的實現結構 .............................................................................. 9 FIR 濾波器的實現方法 ............................................................................ 13 本章小結 ......................................................................................................... 14 第 3 章 基于 MATLAB 的 FIR 濾波器的設計 ....................................................... 15 MATLAB 簡介 ................................................................................................ 15 基于 MATLAB 的 FIR 濾波器的設計 .......................................................... 16 設計要求 .................................................................................................. 16 濾波器指標 .............................................................................................. 16 設計過程 .................................................................................................. 16 設計結果 .................................................................................................. 18 FIR 濾波器的 MATLAB 仿真 ........................................................................ 20 本章小結 ......................................................................................................... 22 第 4 章 數字濾波器的 DSP 實現 ............................................................................. 23 DSP 的基本特征 .............................................................................................. 23 TMS320C54xDSP 的硬件結構 ....................................................................... 24 總線結構 .................................................................................................. 24 中央處理單元 .......................................................................................... 25 內部存儲器 .............................................................................................. 26 片內外設 .................................................................................................. 27 DSP 系統的設計與開發 .................................................................................. 27 DSP 系統的特點 ....................................................................................... 28 xx 大學學士學位論文 IV DSP 系統的設計流程 ............................................................................... 28 DSP 系統的開發工具 ............................................................................... 28 FIR 濾波器的 DSP 實現 ................................................................................. 29 系數量化 .................................................................................................. 29 量化誤差 .................................................................................................. 30 FIR 數字濾波器的實現結構 .................................................................... 31 FIR 匯編程序及 CCS 調試 ...................................................................... 31 FIR 濾波器的 DSP 實現 .......................................................................... 34 本章小結 ......................................................................................................... 35 結論 ............................................................................................................................ 36 致謝 ............................................................................................................................ 37 參考文獻 .................................................................................................................... 38 附錄 A ........................................................................................................................ 40 附錄 B ........................................................................................................................ 47 xx 大學學士學位論文 1 第 1章 緒論 數字濾波器的優越性 21 世紀是數字化的時代，隨著越來越多的電子產品將數字信號處理 (DSP)作為技術核心， DSP 已經成為推動數字化進程的動力。 數字濾波器又分為無限沖激響應濾波器 (IIR)和有限沖激響應濾波器 (FIR)。目前 DSP 芯片的價格越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。它的主要數字運算單元是一個乘累加器 (Multiplyaccumulator， MAC)，能夠在一個機器周期內完成一次乘累加運算，配有適合于信號處理的指令，具備獨特的循環尋址和倒序 尋址能力。另外，它還有以下特點 ：設計方式是線性的 ； 硬件容易實現 ； 濾波器過渡過程具有有限區間 ； 相對 IIR濾波器而言，階次較高，其延遲也要比同樣性能的 IIR 濾波器大得多 [l][2]。因此，實際選用的窗函數往往是它們的折衷。 為了提高逼近的質量，可以采用人為的擴展過渡帶的方法，即在頻率相應的過渡帶內插入一個或多個比較連續的采樣點，使過渡帶比較連續，從而通帶和阻帶之間變化比較緩慢， 使得設計得到的濾波器對理想濾波器的逼近誤差較小。這里 F 是 0 ????的閉子集。 xx 大學學士學位論文 10 x ( n )h ( 0 )Z 1Z 1h ( N 1 )Z 1h ( 1 ) h ( 2 )h ( N 2 )y ( n ) 圖 21（ a） FIR 濾波器的直接型結構 x ( n )h ( N 3 )Z 1Z 1h ( N 1 )Z 1h ( 1 )h ( 2 )h ( N 2 )y ( n )Z 1h ( 0 ) 圖 21（ b） FIR 濾波器的直接型結構 直接型結構的特點是： 優點：簡單直觀，乘法運算量較少； 缺點：調整零點較難。直接型的缺點是需要一個多輸入加法器，當 FIR 階數較多時，多輸入加法器的實現復雜、遲延較大，直接型結構也不便于多個 FIR 濾波器級連 擴展。這一方法由于具有通用性的特點并可以實現算法的并行運算，無論是作為獨 立的數字信號處理，還是作為 DSP 芯片的協作處理器都是比較活躍的研究領域。 ()filter 用于實現 IIR 和FIR 濾波器對數據的濾波，常用來計算濾波器對輸入配響應。 濾波器指標 根據采樣定律，采樣頻率 sf 應大于或等于所有信號頻率成分中，最大頻率的兩倍。 xx 大學學士學位論文 20 圖 33（ a） 量化前的 FIR 濾波器的幅頻特性曲線 圖 33（ b） 量化前的 FIR 濾波器的相頻特性曲線 FIR 濾波器的 MATLAB 仿真 為了驗證所設計的濾波器是否滿足要求，用 MATLAB 進行仿真。 plot(n,abs(Yk))。 Yk=fft(y)。選為最小階數 (Minimum Order)[11][19]。 基于 MATLAB 的 FIR 濾波器的設計 前文中已簡要介紹了 MATLAB 軟件，及其 FIR 數字濾波器的設計方法，在本小節中將使用 MATLAB 來進行 FIR 數字濾波器的設計。在 MATLAB 中提供了一些濾波器的函數，使 FIR 濾波器