FIR窗函数滤波器.doc

2.2开发软件的选择 由以上心音信号分析技术可以看到，主流的开发软件是：MATLAB与Code Composer Studio(CCS)。下面分别予以简介。 2.2.1 MATLAB软件简介 Matlab，Matrix Laboratory的简称[9]。 2.2.2 CCS软件简介 TI Code Composer Studio (CCS) 是 TI?eXpressDSPTM 实时软件技术的重要组成部分,它可以使开发人员充分应用 DSP 的强大功能。编程人员现可利用 TI 的加快优化 DSP 软件的速度，前瞻性的综合建议及易于使用的调整工具能够帮助开发人员简化并加速代码优化进程。这些强大但易于使用的功能不仅能够缩短开发时间，而且能够帮助编程人员充分发挥 TI DSP 平台器件的全部潜能。CC实现了多场所的连通性 , 极大地改进了基于 TI 业界领先的 TMS 320C 5000 TM 和 TMS 320C 6000 TM DSP 平台单处理器或多处理器代码的开发、优化及其调试工具的性能。先进的应用 , 如图像与视频、宽带接入、 3G 无线通信及其它一些融合高性能的技术将得益于 Code Composer Studio v3. 的可靠性及其快捷的开发时间。 3.数字滤波器原理与选择 3.1数字滤波器简介 滤波器，是指对输入信号起到滤波作用的系统。根据处理的信号不同，可分为模拟滤波器和数字滤波器两大类。若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，则该滤波器的冲激响应也必然是离散的，我们称这样的滤波器为数字滤波器（Digital Filter）。当用硬件实现一个数字滤波器时，所需的元件是延时器、乘法器和加法器。当在通用计算机上用软件实现时，即是一段线性卷积的程序。 数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置，其输入输出均为数字信号，实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变（Linear Time Invariant,LTI）离散系统。它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工、处理和变换，改变输入序列的频谱或信号波形，让有用频率的信号分量通过，抑制无用的信号分量输出。根据频率响应特性，数字滤波器可分为低通、高通、带通、带阻等类型，与模拟滤波器相比，除了具有数字信号处理的固有优点外，还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。数字滤波器按其单位样值响应的性质可分为有限冲激响应滤波器（Finite Impulse Response，FIR）（3-1） 3.2.2 无限冲击响应（Infinite Impulse Response，IIR）滤波器 无限冲击响应滤波器，即IIR滤波器，是指离散系统的单位冲击响应h(k)是一个无限长的时间序列。这种滤波器滤波的实现结构与一般数字滤波器的结构相同。系统的传输函数是： （3-2） 3.3 FIR与IIR数字滤波器的比较与选择 首先，从系统的幅频特性来看，IIR滤波器由于综合利用了系统的零极点，容易达到比较理想的设计效果；而FIR滤波器由于只有零点，效果较IIR滤波器差。要达到与IIR滤波器相似的效果，往往要提高系统的阶数，这就会增加计算量，影响信号处理的速度。所以在对滤波器幅频特性和处理速度有很高要求的场合，多使用IIR滤波器。 其次，从相位特性来看，用FIR滤波器可以得到线性相位数字滤波器，满足信号不失真传输的要求；而使用IIR滤波器则做不到这一点。对于IIR滤波器而言，往往幅频特性越好，相非线性就越严重。所以，在，对线性相位要求较高的场合，往往使用FIR滤波器。 再次，从系统稳定性来看，FIR滤波器由于没有极点，所以一定是稳定的；而IIR滤波器的稳定与否取决于其极点的位置。即使IIR滤波器的极点都处于Z平面的内部，如果其中某个极点非常靠近Z平面的单位园，则在实际使用中，有时会由于数据计算的误差的存在而导致系统不稳定。 最后，从设计方法来看，IIR滤波器的设计参照连续时间系统的传输函数进行，可以充分利用模拟滤波器的设计结果，但是要求设计者有一定的模拟滤波器的设计知识，而且必须保证在模拟滤波器中能够找到合适的滤波器原型作为设计基础；而FIR滤波器设计结果完全是根据系统频率进行，不需要设计者有其他滤波器的知识，设计方法比较简单[12]。 综上所述，本课题决定使用FIR数字滤波器。因为本课题对心音信号的处理，对滤波器的相位特性有较高的要求，而对幅频特性则不是很敏感。虽然选择FIR数字滤波器会带来相对较多的运算量，但由于是在计算机上利用MATLAB软件进行处理，不会涉及到硬件资源的问题，而所需要处理的数据量不是很大,所以结合自身水平，决定选用FIR数字滤波器。 4.基于MATLAB的FIR数字滤波器设计 4.1 FIR数字滤波器设计原理 数字滤波器的设计，其实质就是对提出的设计要求给