DSP实习报告-基于DSP的FIR和IIR滤波器设计汇.doc

目 录 一、 实习目的 2 二、 实习要求 2 三、 滤波器的实现 2 (一)、有限冲激响应滤波器(FIR)的实现 2 (二)、无限冲激响应滤波器（IIR）的实现 5 五、 程序代码及运行结果 8 (一)、FIR滤波器程序代码 8 1、FIR低通滤波器实现 8 2、FIR高通滤波器实现 10 3、FIR带通滤波器实现 13 4、FIR带阻滤波器实现 16 (二)、IIR滤波器程序代码 19 1、IIR低通滤波器实现 19 2、IIR高通滤波器实现 20 3、IIR带通滤波器实现 22 4、IIR带阻滤波器实现 23 六、 实习总结 25 七、 实习心得 26 七、参考文献 27 FIR和IIR滤波器设计 实习目的 掌握数字滤波器的设计过程； 了解FIR和IIR的原理和特性； 熟悉设计FIR和IIR数字滤波器的原理和方法。 实习要求 通过MATLSB设计确定FIR和IIR滤波器系数； DSP初始化。 A/D采样； FIR和IIR运算，观察滤波器前后的波形变化； 对带有噪声的不同输入信号进行FIR和IIR滤波，观察滤掉后噪声后的波形； 熟练使用CCS 对程序进行调试。 滤波器的实现 (一)、有限冲激响应滤波器(FIR)的实现 1、FIR滤波器的基本结构 数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列。 一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序列x(n)之间的关系，应满足常系数线性差分方程： 其中x(n)为输入序列，y(n)为输出序列，ai、bi为滤波器系数N为滤波器的阶数。 当上式所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程： 对式进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数： FIR滤波器的结构图如图1所示。 图1 FIR滤波器的结构 2、有限冲激响应滤波器的MATLAB设计 FIR滤波器系数的产生可以通过MATLAB得到。MATLAB是Math Works公司用于数值计算和信号处理的数学计算工具包，可以方便直观地进行分析、计算和系统仿真 。 FIR滤波器设计有两种实现方法： 方法1:直接通过MATLAB的滤波器设计函数，其语法如下： b=fir1(n，Wn) b=fir1(n，Wn，‘ftype’) b=fir1(n，Wn，Window) b=fir1(n，Wn，‘ftype’，Window) 其中n为滤波器的阶数，Wn为滤波器的截止频率，ftype用来决定滤波器的类型， 当ftype=high时，可设计高通滤波器； 当ftype=stop时，可设计带阻滤波器。Window用来指定滤波器采用的窗函数类型，其默认值为汉明（Hamming）窗。 方法2:采用滤波器设计工具箱来设计滤波器的参数，可以方便地得到所需滤波器。该方法按照如下步骤来实现： (1) 打开MATLAB滤波器设计工具箱中的滤波器设计与分析工具（FDATool）。 (2) 在滤波器设计页面中设置滤波器参数： 滤波器类型选择带通；设计方法选择FIR（有限冲激响应滤波器）、窗函数法设计；滤波器阶数选择最小阶数，窗类型采用Kaiser窗；频率选择归一化频率，阻带1设为0.15，通带1设为0.2，通带2设为0.5，阻带2设为0.55；幅度单位选分贝，阻带1设为20dB，通带设为1dB，阻带2设为20dB。 (3) 单击设计滤波器按钮，在右上窗口可以看到所设计滤波器的幅频、相频等各种图形。 (4) 在File菜单，选择“Export”子菜单出现Export窗口，选择输出到Text-file，单击“OK”按钮即可将参数输出到指定文件中。 本次实习选用方法1来求FIR滤波器的系数。 3、FIR滤波器DSP实现 FIR滤波器的输出表达式： y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+ … +bn-1x(n-N+1) 其中bi为滤波器系数，x(n)为滤波器在n时刻的输入，y(n)为n时刻的输出。 其基本算法: 采用乘法累加运算。即不断地输入样本x(n)，经过z-1延时后,再进行乘法-累加，最后输出滤波结果y(n)。 FIR滤波器的DSP实现有三种方法： 方法一：独立编写汇编语言。 方法二：独立编写C语言。 方法三：调用DSPLIB库函数。其调用形式有： ushort oflag = fir (DATA *x, DATA *h, DATA *r, DATA *dbuffer, ushort nx,ushort nh) 其中