1、DSP 课程设计 题 目 : FIR 滤波器设计 指导老师 : 姓 名 : 学 号 : 专业年级 : 电 信 08 院 系 : 电气信息学院 2012 年 01 月 12 日 DSP 课程设计 1 目录 一 设计题目： FIR 滤波器设计 . 2 二 设计要求 . 2 1. FIR 滤波器设计要求 . 2 2. 利用 MATLAB 计算滤波器系数 . 2 三 功能描述 . 2 1. 部分语句说明 . 2 2. 指定存储器 . 2 3. 汇编程序部分说明： . 2 四 算法特点 . 3 1. FIR 的原理及公式 . 3 2. 算法设计 . 3 五 相应参数计算 . 3 1. 高通滤波器的滤波系
2、数的计算 . 3 2. 滤波器输入信号参数 . 3 六 编写程序 . 4 1. 源程序 . 4 2. 0807040126.cmd 程序 . 5 3. 滤波器系数测试程序 . 5 4. 滤波器输入信号生成程序 . 5 七 调试过程 . 5 1. 调试前的准备 . 6 2. MATLAB 的使用 . 6 3. 编写及编译程序 . 6 4. 观察点设置 . 6 5. 运行并观察结果 . 6 八 运行结果 . 6 1. 运行结果 . 6 2. 输入信号频谱图 . 7 九 设计心得 . 7 DSP 课程设计 2 一 设计题目 ： FIR滤波器设计 二 设计要求 1. FIR 滤波器设计 要求 设计一个
3、 FIR 低通（或高通、带通）滤波器 通带边界频率为 1500Hz，通带波纹小于 1dB；阻带边界频率为 2000 Hz，阻带衰减大于 40 dB；采样频率为 8000 Hz.FIR滤波器的设计可以用 MATLAB 窗函数法进行。 2. 利用 MATLAB 计算滤波器系数 fir(n,wn) 例如： round(fir1(16,1500/8000*2)*32768) round(fir1(16,1500/8000*2, high )*32768) 可用以下语句看频谱特性，如图 4 1 所示为低通滤波特性 图 4 1 低通滤波特性 曲线 三 功能描述 1. 部分语句说明 1） .global s
4、tart,fir 设定全局变量 。 2） COFF_FIR_START: .sect” coff_fir” 。 Include” ZB0807040126.inc” (设定系数文件 )。 3） K_FIR_BFFR .set32(滤波阶数 )。 4） d_filin（存放输入波形） 。 5） d_filout（存放输出波形） 。 2. 指定存储器 指定 AR4 为 FIR_DATA_P 数据寄存器 。 指定 AR6 为 INBUF_P 输入 数据寄存器 。 指定 AR7 为 OUTBUF_P 输出 数据寄存器 。 3. 汇编程序部分说明： 1） start 部分：程序初始化部分指定寄存器，清空
5、寄存器。 2） fir_loop 部分：循环调入输入数据，并调用子程序 fir 进行计算。 3） main_end 部分：跳转至循环部分。 4） fir 部分：子程序部分。其中 fir_task 部分：进行计算并返回计算结果 。 DSP 课程设计 3 四 算法特点 1. FIR 的原理及公式 1） 滤波器公式： y() = h(k)x(nk)+ x(n (N 1+k)21=0 N=1,2,3 2） FIR 设计原理： 根据系数 h 是偶对称为了简化运算产生如下计算方法 如果一个 FIR 滤波有一个冲击响应， h(0,h(1), ,h(N-1),和想 x（ n）描 绘的时常滤波你，输出滤波 y（
6、 n）的 n 给出以下方程式： () = h(k)x(n k)1=0 2. 算法设计 1. 设 N=20,FIR 滤波器算法设计如下： 1. y（ n） =h(0)x(20)+h(1)x(19)+, ,+h(19)x(1)+h(20)x(0) 2. AR4,FIR_DATA_P AR6,INBUF_P AR7,OUTBUF_P 程序分别用 AR4 指向 FIR_DATA_PC， AR6 指向 INBUF_P,AR7 指向 OUTBUF_P 五 相应参数计算 1. 低通滤波器的滤波系数的计算 round(fir1(20,1750/9600 )*32768) 2. 滤波器输入信号参数 DSP 课程
7、设计 4 六 编写 程序 1. 源程序 .global start,fir .mmregs COFF_FIR_START: .sect “coff_fir“ .include “0807040126.inc“ K_FIR_BFFR .set 20 d_data_buffer .usect “fir_bfr“,64 FIR_DP .usect “fir_vars“,0 d_filin .usect “fir_vars“,1 output .usect “fir_vars“,1 input .usect “fir_vars“,1 d_filout .usect “fir_vars“,100h st
8、acksize .set 256 stack .usect “fir_vars“,stacksize .asg AR4,FIR_DATA_P .asg AR6,INBUF_P .asg AR7,OUTBUF_P .asg AR3,OUTBUF .asg AR2,INBUF .sect “fir_prog“ nop start: stm #stack+stacksize,SP LD #FIR_DP,DP STM #d_data_buffer,FIR_DATA_P; RPTZ A,#K_FIR_BFFR-1;RC=31 STL A,*FIR_DATA_P+; STM #d_filin,INBUF_
9、P STM #d_filout,OUTBUF_P STM #output,OUTBUF STM #input,INBUF STM #100h,BK fir_loop: NOP LD *INBUF_P,A STL A,*INBUF CALL fir STH A,*OUTBUF_P+% STH A,*OUTBUF main_end: b fir_loop fir: DSP 课程设计 5 STM #d_data_buffer,FIR_DATA_P STL A,*FIR_DATA_P STM #(d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1),FIR_DATA_P fir_task: RPTZ
10、 A,#K_FIR_BFFR-1 MACD *FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,A RET .end 2. 0807040126.cmd 程序 MEMORY PAGE 0: PROG: o= 100h,l= 2000h PAGE 1: DATA1: o= 2600h, l= 1000h DATA2: o= 2100h, l= 100h DATA3: o= 2200h, l= 100h DATA4: o= 2300h, l= 100h DATA5: o= 2400h, l= 100h DATA6: o= 2500h, l= 100h SECTIONS coff_fir : P
11、ROG PAGE 0 fir_prog : PROG PAGE 0 fir_vars : DATA1 PAGE 1 fir_coff : DATA2 PAGE 1 fir_bfr : DATA3 PAGE 1 3. 滤波器系数测试程序 b=round(fir1(20,1750/8000 )*32768) fid=fopen(0807040126.inc,w); fprintf(fid, .word %dn,b); fclose(fid) freqz(b,1,512) 4. 滤波器输入信号生成程序 i=0:0.4:255; a=round(sin(2*pi*i*7501000/8000)+sin
12、(2*pi*i*3600/8000)*32768/2); fid=fopen(0807040126.dat,w); fprintf(fid,1651 2 0 0 0n); fprintf(fid,%dn,a); fclose(fid) freqz(a,1,512) DSP 课程设计 6 七 调试过程 1. 调试前的准备 1） 启动 SETUP 并选择芯片。 2） 在 CCS 的安装目录 myproject 子目录下创建一个文件夹。 2. MATLAB 的使用 1） 使用 MATLAB 工具 编写 滤波器系数测试程序 ，生成 0807040126.inc 文件并保存在0807040126 文件夹
13、中。 2） 使用 MATLAB 工具编写 输入信号生成程序，并生成 0807040126.dat 文件 保存在0807040126 文件夹中 。 3. 编写及编译程序 1） 选中 Project 菜单中 New 命令新建一个工程并命名为 0807040126。 2） 选中 File 菜单中 New-Source File 命令，并编写源程序，然后 以 .asm 格式 保存在0807040126 文件夹里 。 3） 再 选中 File 菜单中 New-Source File 命令，并编写链接 程序 ， 然后以 .asm 格式保存在 0807040126 文件夹里 。 4） 选中 Project
14、菜单中 Add File tO Project 命令，将以上程序加载到工程目录下 5） 编译并链接程序，如果有错就修改，然后再编译链接直到无误为止 。 4. 观察点设置 1） 选中 Project 菜单中 New 命令新建一个工程并命名为 0807040126。 2） 设置断点：在标号 fir_loop下面的 Nop语句设置软件断点（ Toggle breakpoint）探针（ ToggleProbe point） 。 3） 选中 File 菜单中 File I/O 命令，将会看到 File I/O 对话框按照下图操作然后选 中 Add Probe Point再按以前的试验方法操作。 4） 打
15、开观察窗口 选择菜单“ View”、“ Graph”、“ Time/Frequency ”按照下面所示操作 ： 地址分别为 ： input 和 output,buffersize:1,display data size:200;DSP Data Type:16-bit signed integer;Sampling Rate:1Hz。 5. 运行并观察结果 八 运行结果 1. 运行结果 DSP 课程设计 7 2. 输入信号频谱图 九 设计心得 1. 由于使用 MATLAB 工具较少，对 MATLAB 编程不熟练。 2. 在程序编译过程中，常常在第 3）步出现错误，经仔细分析是生成 0807040126.inc文件时以及编译时工程没有自动导入 0807040126.inc 文件有关 。 3. 在编写程序过程中 将 .include “0807040126.inc“命令搞错经常出现以下错误： .include “0807040126/0807040126.inc“ .include “0807040126/0807040126/0807040126.inc“。 4. 有时候 0807040126.inc 中没 有头文件，因此再将其从探针点导入程序时出现不能正常运行的情况。 5. 经过此次设计，我的动手能力得到了空前提高，加深了对专业知识的理解。 DSP 课程设计 8
