最新高效的Msp430数字滤波器代码精编版.docx
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最新高效的Msp430数字滤波器代码精编版
2020年高效的Msp430数字滤波器代码精编版
高效的Msp430数字滤波器代码
摘要
Msp430用其高效的乘法器可以很容易的实现数字滤波。
乘法器可以将FIR滤波系数转换成可以被任何应用程序使用的装配代码。
何纳计算方法和CSD格式被用于完成高速乘法器操作。
在所有频率下,msp430乘法器的滤波性能由其增益来评估。
在cpu周期,代码长度,低通,高通,带通,带止的频率响应,凹形滤波条件下msp430乘法器的滤波性能由AppendixA所示。
1简介.......................................................................................................................2
2Fir滤波器代码合成器............................................................................2
3参考...................................................................................................4
AppendixAFir滤波器举例..................................................................5
AppendixB文件列表..............................................................................10
图形列表
A-1低通FIR滤波器响应..............................................................................5
A-2高通FIR滤波器响应..............................................................................6
A-3带通FIR滤波器响应..............................................................................7
A-4带止FIR滤波器响应..............................................................................8
A-5凹形FIR滤波器响应...............................................................................9
1简介
FIR滤波器,与其固有的稳定和相位线性的特征而被大家熟知。
有时候是数字滤波理想的选择。
由于滤波器系数是浮点型数字,需要用整理机器规范成与其最接近的整形。
比如msp430的微型控制器。
另外,在考虑到CPU周期的情况下,缺少硬件乘法器的滤波会变得很贵。
何纳计算法考虑到了上诉两种情况。
何纳计算法可以进行整形—浮点型的乘法,这样就消除了滤波器系数的整形化。
只用移位和增命令进行乘法,提高了CPU周期下的效率。
工具能够下载到由FIR系数转化成的代码文件。
另外,在扫描滤波器校验数据时会产生C的包裹文件和数据文件。
2FIR数字滤波器代码合成器
FIR数字滤波器代码合成器FIR_filter_codegen.exe是一个将document.Input和FIR数字滤波系数,滤波长度,位分辨率关联起来的工具。
2.1输入参数
当工具运行时,一个互动的命令窗口打开,要求输入预先讨论的输入参数。
滤波代码的生成完全由这些参数决定。
错误的参数设置会导致生成错误的代码。
2.1.1滤波器系数
FIR滤波器的浮点型系数必须拷贝和黏贴到文件FIR_filter_coeff.dat。
该文件必须放在工具的同一个目录下。
2.1.2滤波长度
滤波长度必须和滤波器系数相符合,这个数字必须与保存在文件FIR_filter_coeff.dat下的滤波器系数相配。
任何的不匹配都不会被工具所报告而且会导致滤波错误。
2.1.3滤波器系数的分辨率位
滤波性能由代表滤波器系数的分辨率选择来决定。
对于整数部分和余数部分,独立的分辨率位是必需的。
余数的分辨率位的选取对于有一个好的分辨率有直接的影响。
这个在分辨率位的增量会导致代码长度和CPU周期的成比例增加。
这个分辨率(整数和余数)对于系数保持稳定不变。
2.1.4采样频率
采样频率必需和生成FIR滤波器系数的采样频率相匹配。
这个参数被用来在有效频率下
生成样品数据和在使用输出时间样品下的频率响应。
这个参数的错误设置会导致错误的滤波结果。
2.2输出
一旦输入参数进入后,IAREmbeddedWorkbench工具生成的一组文件必须包含在IAREmbeddedWorkbench的msp430工程中。
2.2.1频率扫描数据
ThefileFIR_sine_data.dat是一个具有频率从10HZ到【(采样频率/2)-10】HZ44个频率段的正弦数据的文件。
对于每种频率,都会产生400个从-2047到2047的整数型采样数据。
这种数据格式的选择是为了与有些msp430器件上的12位ADC相一致。
这种数据使检测FIR率波器的频率响更加便利。
2.2.2FIR滤波器msp430装配代码
文件FIR_filter.s43包含了执行FIR滤波的msp430装配代码。
在每种频率下每400个采样的样本基础上,函数调用了这个函数。
这个函数返回一个输出样本,然后用于评估在每一个频率增益。
2.2.3包装C文件
文件FIR_filter_wrapper.c初始化了所有模拟滤波程序所需的变量。
它使函数调用汇编函数FIR_filter.s43.输出样本经过积累来执行一个近似频率响应,通过评估每种频率下的400个样品的增益。
这个增益与频率图载于附录A所考虑的例子。
这44个积累的增益值也印在IAREmbeddedWorkbench主菜单下的终端I/O窗口。
通过将他们输入Excel文件FIR_gain_plot.xls这些值可以被绘制。
2.3摘要
这部分是使用说明的摘要。
在使用FIR滤波器合成工具时必须遵循使用说明。
AppendixB
列举和描述了每一个文件包括伴随生成的压缩文件。
使用FIR滤波器合成工具:
1将文件夹中伴随生成的压缩文件解压
2采样系数文件FIR_filter_coeff.dat会被提供到源目录。
来校验每个滤波器样品的性能,用滤波器的样品系数重写这些样品文件中的系数。
来生成任何FIR滤波器的代码。
将新的系数设置粘贴到样品文件中,保持相同的数据类型。
3执行FIR_filter_codegen.exe和输入规定的参数。
在伴随生成的文件Instructions.pdf
中提供了准确的使用说明。
4工具输出一个C-wrapper文件,msp430装配代码和生成一个正弦数据在相同的目录下。
5使用IAR创建一个新的C工程,添加C和装配文件,然后建立,在IAR的视图菜单打开I/O端口的窗口,运行代码来看每种频率的增益。
注:
C-wrapper文件使用文件操作和printf()声明,需要很大的代码长度。
因此,建议在msp430设备测试功能,运行工程时使用仿真模式。
C-wrapper文件使用仿真数据只显示FIR滤波器的校验。
在真正的应用时,msp430装配代码文件是FIR滤波器操作的唯一需要的文件。
工具生成的装配代码可以被所有的msp430家族的设备所兼容,但是如果CPU的结构被选定了,装配文件FIR_filter.s43需要被reta命令所代替。
3参考文献
1.Venkat,Kripasagar,EfficientMultiplicationandDivisionUsingMSP430,TexasInstruments,SLAA329
2.Mitra,S.K.,DigitalSignalProcessing:
AComputer-BasedApproach,SecondEdition,McGraw-Hill,
2001.
3.TexasInstrumentsMSP430familyuser'sguides
AppendixAFIR滤波器实例
这个附件显示了基本FIR滤波器的性能。
显示了代码长度,CPU周期,每种频率下的频率响应的近似曲线。
每个例子中,滤波器的系数都小于1,因此整数部分的位被设置成0。
但是当几个或所有的系数大于1时工具也能生成正确的代码。
A.1低通滤波器
滤波器说明:
滤波器长度=21
整数位=0
分数位=15
采样频率=4000HZ
截止频率=600HZ
FigureA-1显示了在执行msp430工具生成的代码后的滤波器的近似频率响应。
在对数坐标下的标准增益曲线和说明书上设计的频率是相似的。
滤波器工作性能:
CPU周期=662
代码长度=1076字节
A.2高通滤波器
滤波器说明:
滤波器长度=31
整数位=0
分数位=15
采样频率=8000HZ
截止频率=2000HZ
FigureA-2显示了在执行msp430工具生成的代码后的滤波器的近似频率响应。
在对数坐标下的标准增益曲线和说明书上设计的频率是相似的。
滤波器工作性能:
CPU周期=636
代码长度=976字节
A.3带通滤波器
滤波器说明:
滤波器长度=41
整数位=0
分数位=15
采样频率=6000HZ
最低截止频率=500HZ
最高截止频率=1500HZ
FigureA-3显示了在执行msp430工具生成的代码后的滤波器的近似频率响应。
在对数坐标下的标准增益曲线和说明书上设计的频率是相似的。
滤波器工作性能:
CPU周期=1187
代码长度=1910字节
A.4带止滤波器
滤波器说明:
滤波器长度=31
整数位=0
分数位=15
采样频率=2000HZ
最低截止频率=200HZ
最高截止频率=800HZ
FigureA-4显示了在执行msp430工具生成的代码后的滤波器的近似频率响应。
在对数坐标下的标准增益曲线和说明书上设计的频率是相似的。
滤波器工作性能:
CPU周期=531
代码长度=1187字节
A.4凹形滤波器
滤波器说明:
滤波器长度=60
整数位=0
分数位=15
采样频率=400HZ
凹口频率=60HZ
FigureA-5显示了在执行msp430工具生成的代码后的滤波器的近似频率响应。
在对数坐标下的标准增益曲线和说明书上设计的频率是相似的。
滤波器工作性能:
CPU周期=1891
代码长度=3060字节
AppendixB文件列表
该附件包含了一些文件列表包括在文件夹中伴随生成的压缩文件,和它们功能的说明。
必须创建独立的目录来包含属于每一个例子的文件。
B.1文件列表
FIR_filter_codegen.exe
FIR滤波器的代码合成器,用来生成能在msp430上运行的代码。
FIR_filter_coeff.dat
这个文件必须和代码合成器放在相同的目录下。
FIR滤波器系数为浮点型。
一个样本文件包含了压缩文件。
用户可以将新的系数重写到文件中。
FIR_filter_wrapper.c
当工具执行FIR_filter_codegen.exe时会生成Cwrapper文件。
FIR_filter.s43
这是FIR_filter_codegen.exe生成的msp430装配代码文件。
FIR_sine_data.dat
这个文件包含由FIR_filter_codegen.exe生成的扫描正弦数据频率。
文件有17600个从-2047到+2047的整形样本数据。
400个样本以从10HZ到【(采样频率/2)-10】HZ44个频率段连续存储。
为了有效评估频率响应,Cwrapper文件和msp430装配文件必须放在同一个目录下。
FIR_gain_plot.xls
这个文件是用图形来描述FIR滤波器的近似频率响应。
用户可以通过I/O端口重写在每种频率下的参数和增益值来观察滤波器的响应。
LPF_21_coeff.dat
这个文件包含了用来生成在A.1部分样本的滤波器系数。
LPF_wrapper.c
这个文件是A.1部分样本的Cwrapper文件。
LPF_filter.s43
这个文件包含msp430装配代码,用来执行规定的在A.1部分样本的滤波。
LPF_sine_data.dat
这个文件包含扫描数据的仿真频率,用来校验在A.1部分样本的滤波器频率响应。
HPF_31_coeff.dat
这个文件包含了用来生成A.2部分样本的滤波器系数。
HPF_wrapper.c
这个文件是A.2部分样本中滤波器的Cwrapper文件。
HPF_filter.s43
这个文件包含msp430装配代码,用来执行规定的在A.2部分样本的滤波。
HPF_sine_data.dat
这个文件包含扫描数据的仿真频率,用来校验在A.2部分样本的滤波器频率响应。
BPF_41_coeff.dat
这个文件包含了用来生成A.3部分样本的滤波器系数。
BPF_wrapper.c
这个文件是A.3部分样本中滤波器的Cwrapper文件。
BPF_filter.s43
这个文件包含msp430装配代码,用来执行规定的在A.3部分样本的滤波。
BPF_sine_data.dat
这个文件包含扫描数据的仿真频率,用来校验在A.2部分样本的滤波器频率响应。
BSF_31_coeff.dat
这个文件包含了用来生成A.3部分样本的滤波器系数。
BSF_wrapper.c
这个文件是A.3部分样本中滤波器的Cwrapper文件。
BSF_filter.s43
这个文件包含msp430装配代码,用来执行规定的在A.3部分样本的滤波。
BSF_sine_data.dat
这个文件包含扫描数据的仿真频率,用来校验在A.2部分样本的滤波器频率响应。
Notch_60_coeff.dat
这个文件包含了用来生成A.3部分样本的滤波器系数。
Notch_wrapper.c
这个文件是A.3部分样本中滤波器的Cwrapper文件。
Notch_filter.s43
这个文件包含msp430装配代码,用来执行规定的在A.3部分样本的滤波。
Notch_sine_data.dat
这个文件包含扫描数据的仿真频率,用来校验在A.2部分样本的滤波器频率响应。
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