DSP的IIR滤波器系统设计.docVIP

基于DSP的IIR滤波器系统设计 摘要?DSP数字信处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。用DSP 芯片实现IIR 数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。 本课题主要应用MATLAB软件设计IIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序，文章结合TM320C55的结构特点，介绍了一种IR滤波器在TM320C55中的实现方法。文中程序已经过硬件验证，仿真结果表明该设计符合要求。 关键词? ?数字滤波IR；DSP；TM320C5509；MATLAB 目录 摘要…… I 第1章 绪论 1 1.1 数字滤波器的优越性 2 1.2 数字滤波器实现的方法 2 1.3 主要研究内容 3 第2章 滤波器基础 4 2.1数字滤波器介绍 4 2.2 IIR滤波器的设计方法及原理 5 2.3 IIR滤波器的设计过程及MATLAB实现 10 2.3.1设计过程 10 2.3.2设计流程框图 12 2.3.3 MATLAB程序 12 2.3.4运行结果及分析 14 2.4 本章小结 14 第3章 数字滤波器的DSP实现 15 3.1 TMS320C5509特点 15 3.2 DSP系统的设计与开发 17 3.2.1 DSP系统的特点 17 3.2.2 DSP系统的设计流程 18 3.2.3 DSP系统的开发工具CCS 18 3.2.4 IIR滤波器的设计框图 19 3.2.5程序源代码 20 第4章 本文总结 23 4.1 总结 23 参考文献 23 第一章 绪论 数字滤波器的优越性 DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。数字信号处理由于具有精度高、灵活性强等优点，已广泛应用于图像处理、数字通信、雷达等领域。数字滤波技术在数字信号处理中占有极其重要的地位，数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为IIR（无限长冲激响应滤波器）和FIR（有限长冲激响应滤波器）两类。IIR滤波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，但在有限精度的运算中，可能出现不稳定现象，而且相位特性不好控制。DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C55作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现IR滤波器。对数字滤波器而言,从实现方法上有FIR滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。由于FIR滤波器只有零点因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。但是IR系统 2、高效率（因为结构简单、系数小、乘法操作较少） 3、与模拟滤波器有对应关系 4、可以解析控制，强制系统在指定位置为零点 5、有极点，在设计时要考虑稳定性 6、具有反馈，可能产生噪声、误差累积 数字滤波器的实现方法 目前数字滤波器的主要实现方法有： 1．在通用的微型计算机上用软件实现。软件可以是自己编写的，也可以使用现成的软件包，这种方法的缺点是速度太慢，不能用于实时系统，只能用于教学和算法的仿真研究。比如用MATLAB就几乎可以实现所有数字滤波器的仿真。而且在MATLAB下的部分仿真程序还可以通过转化为C语言，再通过DSP的C编译器直接在DSP硬件上运行。 2．用 DSP(Digital Signal Processing)处理器实现 DSP处理器是专为数字信号处理而设计的，如TI公司的TMS320C54x系列，AD公司的ADSP2IX，ADSP210X系列等。它的主要数字运算单元是一个乘累加器(Multiply-accumulator，MAC)，能够在一个机器周期内完成一次乘累加运算，配有适合于信号处理的指令，具备独特的循环寻址和倒序寻址能力。这些特点都非常适合数字信号处理中的滤波器设计的有效实现，并且它速度快、稳定性好、编程方便。 3．用固定功能的专用信号处理器实现 专用信号处理器采用专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuits)实现，适用于过程固定而又追求高速的信号处理任务，是以指定的算法来确定它的结构，使用各种随机逻辑器件组成的信号处理器。它们体积小、必威体育官网网址性好，具有极高的性能，但灵活性差。 4．用FPGA等可编程器件来开发数字滤波算法。由于FPGA产