DSP实时滤波器.doc

摘要 在信号处理中，滤波占有十分重要的地位。数字滤波是数字信号处理的基本方法。数字滤波与模拟滤波相比有很多优点。它除了可避免模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外，还能满足滤波器对幅度和相位的严格要求DSP芯片实现数字滤波具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点。数字滤波器分为有限冲激响应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR，由于FIR是全零点的滤波器，因而系统总是稳定的。这对于系统综合是很重要的。本实验采用TI公司的TMS320C5409型号的DSP芯片实现具有线性相位的FIR低通数字滤波。 利用Matlab获取滤波器系 设h(n)(n=0,1,2,…,N一1)为滤波器的冲激响应，输入信号为x(n)，则FIR滤波器就是要实现下列差分方程： 上式就是FIR滤波器的差分方程。FIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，因此它是无条件稳定系统。它的单位脉冲响应h(n)是一个有限长序列。由上面的方程可见，FIR滤波箅法实际上足一种乘法累加运算，它不断地输入样本x(n)，经延时做乘法累加，再输出滤波结果y(n)。 FIR滤波器的一个分支的延时线，把每一节的输出加权累加，得到滤波器的输出。结构如图1所示，它由一条均匀间隔的延迟线上对抽失信号进行加权求和构成。 FIR滤波器的直接型结构图 本实验用MATLAB的fdatool功能实现滤波器设计。具体方法如下： 输入fdatool，弹出滤波器设计窗口。 输入设计指标，令采样频率为20000Hz，开始衰减的频率为2500Hz截止频率为4600Hz，衰减为50db，软件自动完成设计。 (2)点击FileExport，选择参数，导出滤波器系数，再由导出的参数乘32768后取整数部分转换为十六进制数，即为设计的十六进制系数。设计的系数如下： 0.0042058395684075245 0089H -0.0075151837349766307 -00F5H -0.035418063175322867 -0487H -0.059588974025311756 -079DH -0.035994625237031161 -0498H 0.062526635535184144 0800H 0.20563298596047033 1A51H 0.31249419559483949 27FCH 0.31249419559483949 27FCH 0.20563298596047033 1A51H 0.062526635535184144 0800H -0.035994625237031161 -0498H -0.059588974025311756 -079DH -0.035418063175322867 -0487H -0.0075151837349766307 -00F5H 0.0042058395684075245 0089H 得出的结果是一个16阶的FIR低通滤波器。 滤波器系数验证 滤波器的系数验证及软件仿真选用MATLAB的sptool功能实现。Sptool是MATLAB信号处理工具箱中自带的交互式图形用户界面工具，它包含了信号处理箱中的大部分函数，可以方便快捷地自动完成对信号、滤波器及频谱的分析、设计和浏览。本实验中具体步骤如下： (1)在MATLAB命令窗口中输入以下命令，生成混频信号，信号中包含了低频500Hz和高频8000Hz。 Fs=20000; t=(1:100)/Fs; in=sin(2*pi*t*500)+sin(2*pi*t*8000); (2)在命令窗口中输入sptool，进入仿真界面，在FileImport中导入输入信号in，采样频率Fs，命名sig1，在Filter下的选项中选择New新建滤波器，方法与二相同，点击Apply，生成输出信号，命名为output。、 (3)在Signals的View下观察输入、输出的时域波形 输入时域波形 输出时域波形 在Spectra下点击creat，选择FFT方式，Apply生成频