数字信号处理课程设计基于DSP FIR 数字滤波器设计.doc

数字信号处理课程设计报告 设计题目：基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计 专业班级　　　 学 号　　 学生姓名　　　　　 指导教师　 　　　　 教师评分　　　　　　　　 目录 一、摘要 1 二、概 述 2 三、系统设计 3 3.1 DSP 系统原理框图 3 3.2 DSP 系统各部分分析 4 四、硬件设计 5 4.1 硬件整体电路及框图 5 4.2 硬件各部分组成简介 6 五、软件设计 10 5.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构 10 5.2 FIR 数字滤波器的设计 10 5.2.1 FIR 滤波器的主要特点 10 5.2.2 FIR 滤波器设计方法 10 5.2.3 窗函数法设计的基本思想 11 5.2.4 用窗函数设计FIR滤波器的步骤 12 5.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 13 5.3.1 Matlab软件介绍 13 5.3.2 用Matlab实现FIR数字滤波器的几种方法 13 5.4 FFT参数的计算 17 5.5 DSP程序流程图 17 六、实验结果 19 七、个人总结 21 八、参考文献 22 附件： 23 数字信号处理课程设计 摘要 数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置，可作为应用系统对信号的前期处理。DSP芯片实现的数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性。因此基于DSP实现的数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。 本文首先介绍了数字滤波器的概念及分类，以及数字滤波器的实现方法。在理解FIR滤波器的工作原理及其设计方法的基础上，在MATLAB环境下利用矩形窗设计实现FIR滤波器。然后通过DSP结合CCS2.0软件进行编程，最终实现了基于DSP的FIR数字低通滤波器的设计。仿真结果表明，基于DSP实现的滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强等优点，并能实现对信号的实时滤波。 关键词：FIR数字滤波器 DSP 窗函数法 MATLAB TMS320VC5402 概 述 FIRFinite Impulse Response滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，它是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。 数字滤波器的实现方法通常有三种： 用计算机软件实现软件实现方法就是在通用的微型计算机 上用软件来实现。 采用 DSP（Digital Signal Processing）处理器来实现。 （3）用 FPGA 可编程器件来实现。 DSP 处理器是专为数字信号处理而设计的，它的主要数字运算单元是一个乘累加器MAC，能够在一个机器周期内完成一次成累加运算，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。 通过比较以上三种方法可见：可以采用 MATLAB 软件来学习数字滤波器的基本知识，计算数字滤波器是系数，研究算法的可行性，对数字滤波器进行前期的仿真。然后利用 DSP 来实现数字滤波的设计。为了实现这一目标，需要编写程序，在 CCS 上进行调试仿真。 系统设计 图 2.1 典型的 DSP 系统 图 2.1 是一个用 DSP 做信号处理的典型框图。由于 DSP 是用来对数字信号进行处理的，所以首先必须将输入的模拟信号变换为数字信号。于是先对输入模拟信号进行调整，输出的模拟信号经过 A/D 变换后变成 DSP 可以处理的数字信号，DSP 根据实际需要对其进行相应的处理，如 FFT、卷积等；处理得到的结果仍然是数字信号，可以直接通过相应通信接口将它传输出去，或者对它进行 D/A变换将其转换为模拟采样值，最后再经过内插和平滑滤波就得到了连续的模拟波形模拟信号。 一般来说 DSP 的设计过程应遵循一定的设计流程，如图 2.2 示 图 2.2DSP 系统流图 系统的简单设计如图所示，由给出所设计的 FFT 的技术指标，用 MATLAB求解参数并仿真。选出合适的 DSP 芯片，连接好硬件电路。给出程序流程图，编写程序，在 CCS 中完成仿真。 3.2 DSP 系统各部分分析 通过初期在 MATLAB 中仿真，确定滤波器参数。在 MATLAB 中可以通过编程用相应的窗函数来设计 FIR 滤波器。再选择合适 DSP，通过设计 DSP 硬件电路来产生合适的信号。这期间会用到数模转换器，时钟电路，复位电路等，都需要提前设计好，之后调试硬件电路。最后，编写代码，进行仿真调试。 四、硬件设计 4.1 硬