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DSP原理和应用课程设计任务说明书.doc
“DSP原理及应用”课程设计
任务说明书
电子通信工程系
设计任务
1、利用Matlab软件的FDATool工具设计FIR滤波器,并提取滤波器参数;
2、在CCS集成开发环境下,利用第1步得到的滤波器参数,利用窗函数法设计FIR滤波器程序,观察输入信号及滤波后得到的输出信号的时域波形及FFT Magnitude波形;
3、利用TMS320F2812的ADC片内外设的外围电路实时采集的混频信号数据,使用1个51阶的FIR低通滤波器,在CCS中设计FIR滤波器程序实现滤波,观察相关波形及滤波效果,通过SCI接口将数据传送到计算机上;
4、(选做)利用TI公司的TLV320AIC23高性能立体声音频Codec芯片,通过MIC或音频接口采样音频信号,对采样的音频信号做滤波运算,进行低音加重处理,再将运算过的音频数据通过扬声器播放出来。
相关设备
PC机,CCS集成开发环境,EXPIV型实验箱,XDS510仿真调试器,Matlab软件
设计原理
有限冲击响应数字滤波器的基础理论;
滤波器就是在时间域或频域内,对已知激励产生规定响应的网络,使其能够从信号中提取有用的信号,抑制并衰减不需要的信号。滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标,再通过计算,使物理可实现的实际滤波器频率响应特性逼近给出的频率响应特性。FIR 数字滤波器系统的传递函数为:
(1)
由此得到系统的差分方程:
(2)
若FIR 数字滤波器的单位冲激响应序列为h(n),它就是滤波器系数向量b(n)。传统的滤波器分析与设计均使用繁琐的公式计算,改变参数后需要重新运算,从而在分析与设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量特别大。这里应用MATLAB 设计FIR滤波器,根据给定的性能指标设计一个H(z),使其逼近这一指标,进而计算并确定滤波器的系数b(n),再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出,与设计要求进行比较,对设计的滤波器进行优化。设计完成之后将得到FIR滤波器的单位冲激响应序列h(n)的各个参数值。
熟悉CCS集成开发环境的使用,能对程序进行跟踪,分析结果;
熟悉SCI外设接口的相关知识,能通过串行口与PC机进行通信。
应用基础
使用 Matlab中的 Fdatool设计滤波器(本文以FIR低通滤波器为例)
FDATool ( Filter Design Analysis Tool)是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具,MATLAB 6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱( FilterDesign Toolbox)。FDATool界面为滤波器设计提供了一个交互式的设计环境,用户可以根据对幅值和零极点图的设置,设计几乎所有的基本的常规滤波器,包括FIR和IIR的各种设计方法,它们都具有标准的频率带宽结构。采用FDATool设计法时其界面的上半部分为特性区,用来显示滤波器的各种特性;下半部分为参数设定区,用来设定滤波器的各种参数。首先在命令窗口键入FDAtool命令,调出FDAtool界面在Filter Type选项中选Lowpass在Design Method中选择FIR滤波器接着在FIR中选择 (窗函数) 法。然后在Filter Order 中选择 Order (为阶数),在Frenquency Specification选项中,将fs(为采样频率)、f (为通带截止频率)中分别键入000 Hz和600 Hz。设计完成后,可以通过菜单选项Analysis 来分析滤波器的幅频响应和相频响应特性。点击Analysis 中的Magnitude Response和Phase Response 对幅频和相频响应进行分析onst float B[25]= { 0.0,0.0,0.001,-0.002,-0.002,0.01,-0.009,
-0.018,0.049,-0.02,-0.11,0.28,0.64,0.28,
-0.11,-0.02,0.049,-0.018,-0.009,0.01,
-0.002,-0.002,0.001,0.0,0.0
};
在 CCS中编写 FIR滤波器程序(以C 语言为例)
(1)实验准备
设置软件仿真模式,启动CCS。
建立工程
建立一个,就会得到如图所示的工程界面。
…装载该文件。
(4)设置波形时域观察窗口。
选择菜单View→Graph→Time/Frequency… ,分别进行如图7、图8所示设置。
图7 输入数据时域波形观察
图8 滤波后输出波形
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