基于TMS320C5402的FIR数字滤波器设计.docx

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兰州交通大学 DSP原理与应用 课程设计题 目:基于TMS320C5402的FIR数字滤波器设计 学院名称:_ 电子信息工程学院指导教师: 王耀琦班 级: _ 电信09学 号: _ 200910250姓 名: _ 雷卫卫2012年6月25日摘要滤波器的设计是数字信号处理中最基础的部分,也是比较重要的部分。这次有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器的设计考虑DSP芯片的设计方案,首先采用MATLAB对滤波器进行仿真,使用的是它自带的函数库,仿真成功后得到滤波器的滤波系数,然后再基于TMS320VC5402 DSP芯片采用C语言实现FIR数字滤波。其中用CCS作为DSP开发环境。FIR滤波器主要采用非递归结构,因此在有限精度运算中不存在稳定性问题,误差较小。而且它能适应在某些特殊的场合,如构成微分器或积分器,因而有更大的适应性。关键字:滤波器、FIR、MATLAB、TMS320C54X、DSP、CCS课程设计1摘要2一. FIR数字滤波器的概述41.1 FIR滤波器的基本结构41.2 FIR数字滤波器的特点51.3 滤波器的性能指标51.4 FIR滤波器的优缺点6二. TMS320C54的硬件结构与主要特征82.1 TMS320C54x主要特性:82.2 TMS320C54x硬件结构框图9三. 数字滤波器的MATALAB设计103.1 MATLAB的简介103.2 FIR滤波器的设计原理103.3 窗函数法113.4 用三中窗函数设计FIR数字滤波器123.4.1分别用矩形窗和Hamming窗设计线性相位FIR低通滤波器。通带截止频率Wc=π/4,单位脉冲响应H(n)的长度N=21.123.4.2 用remez函数设计FIR低通滤波器14四. 数字滤波器的CCS设计164.1 CCS简介164.2 CCS配置164.3 CCS环境中工程文件的使用164.4 C代码如下19五.心的体会21六. 参考文献22一. FIR数字滤波器的概述1.1 FIR滤波器的基本结构 FIR滤波器[7]的单位抽样响应为有限长度,一般采用非递归形式实现。通常的FIR数字滤波器有横截性和级联型两种。FIR滤波器实现的基本结构有:(1)FIR滤波器的横截型结构表示系统输入输出关系的差分方程可写作:? (2-3)直接由差分方程得出的实现结构如图2-2所示:若h(n)呈现对称特性,即此FIR滤波器具有线性相位,则可以简化加横截型结构,下面分情况讨论: 图2-3 图2-4图2-3、N为奇数时线形相位FIR滤波器实现结构图2-4、N为偶数时线性相位FIR滤波器实现结构(2)FIR滤波器的级联型结构将H(z)分解成实系数二阶因子的乘积形式: (2-4) 这时FIR滤波器可用二阶节的级联结构来实现,每个二阶节用横截型结构实现。如图所示:图2-5、 FIR滤波器的级联结构这种结构的每一节控制一对零点,因而在需要控制传输零点时可以采用这种结构。1.2 FIR数字滤波器的特点系统函数: H(z)=有N-1个零点分布于z平面, z=0处 是N-1阶极点(1)系统的单位抽样响应 h(n)有限长,设N点(2)系统函数H(z)在处收敛,有限z平面只有零点,全部极点在 z = 0 处(因果系统)(3)无输出到输入的反馈,一般为非递归型结构1.3 滤波器的性能指标我们在进行滤波器设计时,需要确定其性能指标。一般来说,滤波器的性能要求往往以频率响应的幅度特性的允许误差来表征。以低通滤波器特性为例,频率响应有通带、过渡带及阻带三个范围。在通带内: 1 - AP ≤ |H(ejω)| ≤ 1|ω|≤ωc在阻带中: |H(ejω)| ≤ Ast ωst ≤|ω|≤ωc其中ωc 为通带截止频率, ωst为阻带截止频率,Ap为通带误差, Ast为阻带误差。?与模拟滤波器类似,数字滤波器按频率特性划分为低通、高通、带通、带阻、全通等类型,由于数字滤波器的频率响应是周期性的,周期为2π。各种理想数字滤波器的幅度频率响应如图所示:图2-7、 各种理想数字滤波器的幅度频率响应1.4 FIR滤波器的优缺点可以在幅度特性随意设计的同时,保证精确、严格的线性相位;由于FIR滤波器的单位脉冲h(n)是有限序列,因此FIR滤波器没有稳定的问题;由于FIR滤波器一般为非递归结构,因此,在有限运算下不会出现递归结构中的极限振荡等不稳定现象误差较小;FIR滤波器可以采用FFT算法实现,从而提高了运算效率。总结FIR数字滤波器的优点如下:1、很容易获得严格的线性相位,避免被处理的信号产生相位失真,这一特点在宽带信号处理、阵列信号处理、数据传输等系统非常重要;2、可得到多带幅频特性3、极点全部在原点,无稳定性问题4、任何一个非因果的

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