FIR滤波器设计与实现课程设计.doc

郑州航空工业管理学院 电子通信工程系 DSP原理及应用课程设计报告 设计题目：基于TMS320F2812 DSP处理器的FIR滤波器的设计与实现 姓名 王 泳 学号： 091307229 专业： 通信工程 设计日期： 2012 年 6月 15 日 指导老师： 赵 成 张松炜 基于TMS320F2812 DSP处理器的FIR滤波器的设计与实现 一.引言 数字信号处理是电路系统从模拟时代向数字时代前进的理论基础，为数字信号处理的应用而专门设计的可编程处理器，即数字信号处理器也应运而生。 在当今信息时代数字信号处理已成为一门极其重要的学科。数字信号处理在通信、语音、图像等众多相关领域得到了广泛的应用。数字信号处理（DSP）包括两重含义：数字信号处理技术（Digital Signal Processing）和数字信号处理器（Digital Signal Processor）。数字信号处理（DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，其应用范围涉及几乎所有的工程技术领域。 目前FIR滤波器的实现方法大致可分为三种：利用单片通用数字滤波器集成电路、DSP器件或者可编程逻辑器件实现。其中以使用通用DSP芯片实现方式较为简单，是一种实时、快速、特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器，借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。由于它具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统而在通信、航空、航天、雷达、工业控制、网络及家用电器等各个领域得到广泛应用 二.设计目的 1、掌握用窗函数法设计FIR滤波器的原理及方法，熟悉线性纤维FIR滤波器的 幅频特性和相频特性及其图像。 掌握使用matlab编程的基本方法，学会利用fdatool 工具来快速设计满足需要的滤波器。 掌握TMS320F2812 DSP处理器开发的程序框架结构，学习驱动TMS320F2812 DSP处理器程序编写并能使其正常工作。实习驱动ADC模块实现信号的实时采集与模数转换 掌握使用TMS320F2812 DSP处理器实现FIR数字低通滤波器的设计方法，并能够实时采集输入信号并滤除高频信号再通过SCI串口传输到计算机显示。 三.设计要求 1、利用Matlab软件的FDATool工具设计FIR滤波器，并提取滤波器参数； 2、在CCS集成开发环境下，利用第1步得到的滤波器参数，利用窗函数法设计FIR滤波器程序，观察输入信号及滤波后得到的输出信号的时域波形及FFT Magnitude波形； 3、利用TMS320F2812的ADC片内外设的外围电路实时采集的混频信号数据，使用1个51阶的FIR低通滤波器，在CCS中设计FIR滤波器程序实现滤波，观察相关波形及滤波效果，通过SCI接口将数据传送到计算机上； 四、总体设计 4.1利用Matlab软件的FDATool工具设计FIR滤波器 4.1.1有限冲击响应数字滤波器的基础理论 滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络，使其能够从信号中提取有用的信号，抑制并衰减不需要的信号。滤波器的设计实质上就是对提出的要求给出相应的性能指标，再通过计算，使物理可实现的实际滤波器频率响应特性逼近给出的频率响应特性。FIR 数字滤波器系统的传递函数为： （1） 由此得到系统的差分方程： （2） 若FIR 数字滤波器的单位冲激响应序列为h(n)，它就是滤波器系数向量b(n)。传统的滤波器分析与设计均使用繁琐的公式计算，改变参数后需要重新运算，从而在分析与设计滤波器尤其是高阶滤波器时工作量特别大。这里应用MATLAB 设计FIR滤波器，根据给定的性能指标设计一个H(z)，使其逼近这一指标，进而计算并确定滤波器的系数b(n)，再将所设计滤波器的幅频响应、相频响应曲线作为输出，与设计要求进行比较，对设计的滤波器进行优化。设计完成之后将得到FIR滤波器的单位冲激响应序列h(n)的各个参数值。 4.1.2 利用Matlab软件的FDATool设计FIR滤波器 首先在命令窗口键入FDAtool命令，启动滤波器设计分析器，调出FDAtool界面，如下图所示。 FDATool界面 在Filter Type选项中选Lowpass，在Design Method中选择FIR滤波器，接着在FIR中选择Window (窗函数) 法。 然后在Filt