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基于DSPC54x的数字滤波器设计

基于DSPC54x的数字滤波器设计

一个实际的应用系统中,总存在各种干扰。使用DSP进行数字信号处理时,可以从噪声中提取信号,即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样,然后经过一个数字滤波器,滤除噪声,提取有用信号;数字滤波器是DSP最基本的应用领域,也是熟悉DSP应用的重要环节。在系统设计中,滤波器的好坏将直接影响系统的性能。

数字滤波器的基本理论和设计

对于数字滤波器的系统函数可以表示为:

可以直接写成表示输出与输入的关系,即常系数线性差分方程:以下是IIR滤波器的表达式

当全部,即系统函数和单位抽样响应,则系统是FIR。

其滤波结构图如图一所示——横向滤波结构

图一横向滤波器结构图

FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断输入样本,经延时,作乘法累加,再输出滤波结果y（n）。在这里使用FIR滤波器,它有以下几个特点：

（1）系统的单位冲激响应h（n）在有限个n值处不为零;

（2）系统函数H（z）在z0处收敛,在z0处只有零点,有限z平面只有零点,而全部极点都在z=0处;

（3）结构主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈。

这本次设计中FTSK输入数据中包含频率为800HZ,1200HZ,1600HZ,2021HZ,中心频率为1600HZ,提取该频率的信号。利用Matlab设计一个带通滤波器。具体参数为：采样频率为22050HZ,通带宽度为250HZ,则Fpass1=1475HZ,Fpass2=1725HZ,衰减1db,过渡带为200HZ则Fstop1=1275HZ,Fstop2=1925HZ,阻带衰减为30db。运行Matlab获得126阶的带通滤波器,并提取系数。

用线性缓冲区和带移位双操作数寻址方法实现FIR滤波器

在这里介绍用线性缓冲区法实现,其特点是：

（1）对于N级的FIR滤波器,在数据存储区中开辟一个称之为滑窗的N个单元的缓冲区,存放最新的N个输入样本。

（2）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,输入最新样本至缓冲区的顶部。

在这里N=126,y（n）=

在数据存储区中存放系数,并设置线性缓冲区存放输入数据。

具体实现程序如下：

.title“simfir126.asm”

..global_firinit;两个汇编程序,可作为C语言的调用,一个是初始化滤波器

.global_asmfir;另一个是滤波器执行程序

.mmregs

X.usect“data1”,127

.bssdata1,1

SIZE.set127

.data

COEF;从matlab中获得的滤波器系数

;滤波器初始化

_firinit：

SSBXFRCT

STM#X+（SIZE-1）,AR2

STM#（SIZE-2）,AR0

RET

;滤波器执行：

_asmfir：

STLA,*AR2+0

RPTZA,#（SIZE-2）

MACD*AR2-,COEF,A

STHA,*AR2

LD*AR2+,A

NOP

NOP

RETD

NOP

NOP

.END

Simulator仿真结果分析与硬件调试

仿真在系统调试中起着重要作用,TI公司也提供了软件仿真器（Simulator）来调试程序。其中提供的探测点（ProbePoint）功能非常强大,它是一个开发算法的工具,将计算机文件数据传送到目标板的buffer提供DSP软件应用,同时可以将计算结果输出到计算机文件中供分析,也可以通过CCS提供的图形窗口观察输入输出数据情况。

在本次设计中利用CCS提供的断点和探测点,指定FTSK数据文件的输入点,进行相关设定,同时利用CCS提供的图形窗口观察输入和输出的波形与频谱。运行程序,分别得到输入波形和频谱图（图二）,输出波形和频谱图（图三）下面分别对这两个图形进行分析。

输入波形和频谱图

图二输入信号的波形和频谱图

由图二输入信号的波形图可以看出,输入是有四个不同频率调制的波形。左边第一种图形在一个周期内占大约1格,而一格所占的时间为0.00605/10=0.605ms,所以周期大约为T1=0.605*1=0.605ms,频率为1652Hz。最右边的图形一个周期内约占0.8格,T2=0.605*0.8=0.484ms,频率约为2066Hz。中间的两个图形在一个