[工学]6-数字滤波器实现.ppt

第7章数字滤波器 理想低通滤波器 低通、高通、带通与带阻 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 有限冲击响应（FIR）滤波器 FIR滤波器的横截型结构 FIR滤波器的主要特点 单位冲激响应只有有限多项 可以设计成线性相位系数 只在零点处有极点，因此系统总是稳定的 便于DSP实现并可用立即数乘加指令编程，节约存储器 系统非线性相移造成输出信号失真 系统相位特性决定了信号不同频率的时延，系统的群延时定义为相位函数的导数。 忽略相位信息的后果 要求线性相位的例子 通信系统：数据通信、调制解调器 希尔伯特变换器：要求输入输出信号正交 高保真音响系统：音乐的相位失真必须减到最小，尽可能逼真地重现原来的声音 理想微分器 线性相位的FIR滤波器 系统的群延时 线性相位设计 当h[p]=h[N-p] 即h[p]关于中点对称，且： FIR滤波器的DSP实现 FIR滤波器的基本算法是一种乘法-累加运算，即不断的输入样本x(n)，经过 延时后，再进行乘法-累加，最后输出滤波结果y(n) 操作：延迟（一个采样周期）操作，两种方法： 1、线性缓冲区实现 2、用循环缓冲区实现 线性缓冲区法 线性缓冲区法又称延迟线法。其方法是：对于n=N的FIR滤波器，在数据存储器中开辟一个N单元的缓冲区，存放必威体育精装版的N个样本；滤波时从最老的样本开始，每读一个样本后，将此样本向下移位；读完最后一个样本后，输入必威体育精装版样本至缓冲区的顶部。 以上过程，可以用N=6的线性缓冲区示意图来说明，如图所示： 循环缓冲区法 下图说明了使用循环寻址实现FIR滤波器的方法。对于N级FIR滤波器，在数据存储区开辟一个称为滑窗的具有N个单元的缓冲区，滑窗中存放必威体育精装版的N个输入样本值。每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其他数据则不需要移动。 用循环缓冲区实现 FIR滤波器编程实现 RPTBD fir_filter_loop-1 STM #k_FIR_BFFR,BK;FIR circular bffr size LD *INBUF_P+,A;load the input value Fir_filter: STL A,*FIR_DATA_P+%;replace oldest sample with newest sample RPTZ A,(K_FIR_BUFF-1) MAC *FIR_DATA_P+0%,*FIR_COFF_P+0%,A;filtering STH A,*OUTBUF_P+;replace the oldest bffr value fir_filter_loop 计算16阶的FIR滤波器输出256个点 .sect ”fir_prog” STM #255,BRC;Repeat 256 times RPTBD fir_filter_loop STM #16,BK;FIR circular buffer size LD *AR7+,A;load the input value STL A,*AR4+%;replace oldest sample with newest sample RPTZ A,#15 MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A;filtering STH A,*AR5+;replace the oldest buffer value Fir_filter_loop C54的FIRS指令 该指令实现一个对称的FIR滤波器。累加器A的高段和由pmad（程序存储器地址）寻址的pmem相乘，结果加到累加器B中。同时，存储器操作数Xmem和Ymem相加，结果左移16bits，然后装入累加器A。在下一个循环中，pmad加1. 语法：FIRS Xmem,Ymem,pmad 例：FIRS *AR3+,*AR4+,COEFFS 【例】用循环缓冲区和双操作数寻址方法编写实现FIR滤波的程序。 1．FIR滤波器设计 设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法进行。 2．产生滤波器输入信号的文件 按照通常的程序调试方法，先用Simulator逐步调试各子程序模块，再用硬件仿真器在实际系统中与硬件仪器联调。使用CCS的Simulator进行滤波器特性测试时，需要输入时间信号x(n)。本例设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000Hz和2500Hz的合成信号，通过设计的低通滤波器将2500Hz信号滤掉，余下1000Hz信号。 3．编写FIR数字滤波器的汇编源程序 FIR数字滤波器汇编程序fir.asm如下： ************一个FIR滤波器源程