基于DSP的数字滤波器的设计与仿真及利用DSP实现自适应滤波Word格式文档下载.docx
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由MATLAB根据前述参数求得。
2.2总体设计方案流程图
查看程序运行后的输入输出波形并比较滤波效果
使用CCS编写程序实现滤波功能
使用MATLAB滤波器的设计/分析工具FDATOOL设计FIR滤波器
使用MATLAB编写程序产生待滤波数据
图1总体设计方案
主要内容和步骤
3.1滤波器原理
N-1
对于一个FIR滤波器系统,它的冲击响应总是又限长的,其系统函数可记为:
H(z)=å
h(n)z-n
其中N-1是FIR
n=0
的滤波器的阶数,
z-n为延时结,h(n)为端口信号函数。
最基本的FIR滤波器可用下式表示:
k=0
y(n)=å
h(k)x(n-k)
其中x(n-k)输入采样序列,h(k)是滤波器系数,N是滤波器的阶数Y(n)表示滤波器的输出序列,也可以用卷积来表示输出序列y(n)与x(n)、h(n)的关系,如
下:
3.2操作步骤
y(n)=x(n)*h(n)
(1)打开FDATOOL,根据滤波要求设置滤波器类型、通带截止频率、指定阶数、采样频率等。
指定完设计参数后单击按钮DesignFilter,生成滤波器系数。
(2)把生成的滤波器系数传到目标DSP。
选择菜单Targets->
ExporttoCodeComposerStudio(tm)IDE,打开ExporttoCHeaderFile对话框,选择Cheaderfile,指定变量名(滤波器阶数和系数向量),输出数据类型可选浮点型或32b,16b整型等,根据自己安装选择目标板板号和处理器号,单击OK,保存该头文件,需指定文件名(filtercoeff.h)和路径(保存在c:
\ti\myprojects\fir工程中)。
(3)修改CCS汇编程序,删掉数据前的所有文字,在开头加上.data,第二行加coeff.word,在每行的前面加上.word,比且把每行的最后的逗号去掉。
(4)编译汇编程序,如果有错误,按错误进行修改;
没错误,则往下执行。
(5)加载初始化DATA数据。
运行程序,查看输入输出波形,修改相应参数进行调试
第4章详细设计
在本实验中使用MATLAB模拟产生信号,观察滤波前的时域波形和频域波形。
MATLAB仿真后,使用得到的滤波器参数,进行DSP编程,在DSP中实现带通滤波,并使用CCS的频谱分析功能,查看DSP的滤波效果。
MATLAB程序流程图如图4.1所示
号
初始化
进行滤波
生成fir滤波器
画出原始信号频谱图
产生需要虑波信
图4.1MATLAB程序流程图
CCS汇编程序流程图如图4.2所示
图
输入原始信号
画出滤波后信号频谱
是
是否有待滤波数据
滤波结束
本次滤波结束待滤波系数减一
做滤波算法
为原始信号和系数指定寄存器
定义滤波器系数
图4.2CCS汇编程序流程图
第5章实验过程
5.1汇编语言实验步骤与内容
Error!
Nobookmarknamegiven.MATLAB辅助DSP实现FIR,其总体过程为在DSP 中编写处理程序,在MATLAB中利用滤波器设计、分析工具(FDATOOL) ,根据指定的滤波器性能快速设计一个FIR ,然后把滤波器系数以头文件形式导入CCS中,头文件中MATLAB辅助DSP实现FIR数字滤波器含滤波器阶数和系数数组,在MATLAB中调试、运行DSP 程序并显示、分析处理后的数据。
使用该方法,便于采用汇编语言来实现程序。
头文件名不变,当MATLAB中设计的滤波器系数改变时,相应头文件中系数也改变,方便了程序调试、仿真。
(1)在MATLAB中先编写程序,查看待滤波和已滤波的信号的时域和频域波形,如图5.1和图5.2所示。
图5.1待滤波信号的时域图 图5.2待滤波信号的频域图
利用FDATOOL设计FIR滤波器的参数,操作步骤如图5.3所示。
图5.3 FIR滤波器的参数
打开Export,把Numerator改为B,如图5.4所示。
图5.4Export设置
已滤波的信号的时域和频域波形,如图5.5和图5.6所示。
图5.5已滤波信号时域波形图 图5.6已滤波信号频域波形图
MATLAB滤波器设计工具在完成FIR设计后,如图5.7所示,在Exportas中选择16bit符号整数输出,然后单击OK按钮。
生成fir.hC语言头文件。
将系数稍作修改,调整后拷贝到程序的系数初始化空间即可。
图5.7MATLAB输出数值转换图
(2)在CCS中编写汇编语言程序,进行调试,实现带通滤波的功能。
在CCS
IDE 中建立LHM.pjt工程,用汇编语言编写处理主程序fir.asm。
另外根据板上的存储器配置方式,编写存储器配置文件fir.cmd文件,将MATLAB生成的LHM.h和input1.dat文件拷贝到LHM.pjt工程文件夹下,进行编译、链接,生成可执行文件LHM.out。
(3)加载初始化data数据,图5.8所示。
图5.8data初始化图
运行程序,查看输入输出波形,修改相应参数进行调试。
5.2实验过程中出现的错误及解决的办法
(1)在MATLAB程序设计中,采样频率设置的过小,截止频率大于采样频率的一半,运行的时候图形出现错误。
(2)FIR.m中的采样频率要和开始设置时的采样频率一致,否则结果会出现偏差。
(3)在CCS中未定义标号,程序运行错误。
(4)在.h文件中未把coeff顶格写,编译时出现错误。
(5)未将fir.h和input.dat文件考入工程文件中。
(6)间接寻址过程中,程序中丢失。
(7)在View的Graph中单击Time/frequency出现graphpropertydialog
框,未修改抽样点数。
显示的图形出现差异
5.3CCS程序运行后的各种输出结果
在View的Graph中单击Time/frequency出现graphpropertydialog框。
将显示类型,图形名称,起始地址,抽样点数,数据类型等分别进行设置,输
出各种波形。
输出滤波前的信号时域波形。
首先,设置如图5.9所示,输出滤波前的信号时域波形。
图5.9Graphpropertydialog设置框图
单击OK后生成如下图5.10波形。
图5.10滤波前信号波形图
图5.10为滤波前的信号,波形很杂乱,从时域上很难看出信号的周期性。
修改
相应设置,输出如图5.11所示滤波前信号频谱。
图5.11滤波前信号频谱波形图
经过滤波后,时域波形频谱波形如图5.12和5.13所示。
图5.12滤波后信号时域波形图
图5.13滤波后信号频谱图
由上述的所有截图可知,输入参数中,通带截止频率和阻带截止频率是比较重要的两个参数,不宜过小,过小滤掉的高频成分太多,很难还原出远波形的形状,也不宜过大,过大滤波效果欠佳。
在本课程设计中,通带截止频率选用4000Hz,阻带截止频率选用4500Hz,因此,显示图形时的,时域显示的抽样点数为1024,频域显示的带宽为0.5Hz。
对比滤波前后信号的时域图5.10和5.12、频谱波形图5.11和5.13可以知道,滤波前的时域信号的波形图的波形很杂乱,很难看出信号的周期性,滤波后周期性也相对的明显起来了;
滤波前信号分布在整个频带上,滤波后阻带范围内的基本被滤掉,这些都可以从上述截图看出。
附件:
源程序清单
用线性缓冲区实现FIR滤波器程序清单:
.title “FIR1.ASM”
.mmregs
.def start
x .usect “x”,8
PA0 .set 0
PA1 .set 1
.data
COEF:
.word 1*32768/10
.word 2*32768/10
.word -4*32768/10
.word 3*32768/10
.word 1*32768/10
.text
start:
SSBX FRCT
STM #x+7,AR2STM #6,AR0
LD #x+1,DPPORTRPA1,@x+1
FIR1:
RPTZ A,#6
MACD *AR2-,COEF,ASTH A,*AR2
PORTW*AR2+,PA0BD FIR1
PORTRPA1,*AR2+0
.end
用循环缓冲区实现FIR滤波器程序清单:
.title“FIR2.ASM”
.bss y,1
xn .usect“xn”,7
b0 .usect“b0”,7
table:
.word 4*32768/10
.word 5*32768/10
.word 6*32768/10
.word 7*32768/10
STM #b0,AR1RPT #6
MVPD table,*AR1+STM #xn+6,AR2STM #b0+6,AR3STM #7,BK
STM #-1,AR0
LD #xn,DPPORTRPA1,@xn
FIR2:
MAC*AR2+0%,*AR3+0%,ASTH A,@y
PORTW@y,PA0BD FIR2
PORTRPA1,*AR2+0%
汇编程序清单
lhm.h文件内容:
coeff
.word
-85,-64,-61,-36,8,62,110,136,131
96,42,-11,-44,-44,-11,39,85,106
88,37,-29,-83,-101,-73,-7,70,124
131,82,-5,-96,-151,-144,-72,37
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 DSP 数字滤波器 设计 仿真 利用 实现 自适应 滤波