有限冲击响应滤波器的设计及其DSP实现

摘   要

数字信号处理中，数字滤波占有极其重要的地位。数字滤波是语音和图象处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本处理算法。在许多信号处理应用中使用数字滤波器代替模拟滤波器是有利的。FIR数字滤波器容易实现不同的幅度和相位频率特性指标，克服与模拟滤波器器件性能相关的电压漂移、温度漂移和噪声问题。而用DSP芯片实现数字滤波具有稳定性好、精确度高、灵活性好的特点。因此，本课题选择在DSP上实现FIR数字滤波器。

本文主要研究了数字滤波器的基本理论和实现方法。接着研究分析了如何利用MATLAB仿真软件来设计出符合各种要求的数字滤波器，并得到相应的滤波器系数，为后面在DSP上实现提供必要的数据。本课题选择在TMS320VC5402 DSP/ARM嵌入式综合实验开发系统平台上进行开发。最后采用窗函数法在CCS环境下，利用MATLAB仿真得到的滤波器系数，编程实现FIR数字滤波器，得出滤波结果波形，并对结果进行分析与总结。

实验结果表明，对于本课题中的0.01Hz正弦波与0.25Hz正弦波叠加的混叠测试信号进行加窗FIR滤波，采用布拉克曼窗滤波效果较好，基本可以达到滤波要求。

关键词：FIR数字滤波器；DSP；MATLAB；CCS；窗函数

目   录

前   言 1

第一章 绪论 2

1.1 课题研究的现状 2

1.2 课题研究的目的及意义 3

1.3 本课题研究的内容 5

第二章 FIR数字滤波器的理论研究 6

2.1 系统设计的理论依据 6

2.1.1数字滤波器概述 6

2.1.2 FIR滤波器的基本结构 8

2.1.3 FIR滤波器的设计方法 9

2.1.4 FIR滤波器设计的一些深入问题 10

2.2 FIR和IIR数字滤波器的比较 11

第三章 FIR数字滤波器的MATLAB辅助设计 13

3.1 MATLAB中FIR数字滤波器的相关函数 13

3.2 FIR滤波器的MATLAB仿真结果 15

第四章 DSP硬件系统及开发环境 18

4.1 DSP系统构成、特点 18

4.1.1 DSP系统构成 18

4.1.2 DSP系统的特点 18

4.2 TMS320C5402体系结构 20

4.2.1 总线结构 20

4.2.2内部存储器 20

4.3 FIR数字滤波器DSP实现的硬件平台 21

4.4 CCS开发环境 22

4.4.1 CCS简介 22

4.4.2创建CCS文件过程 22

第五章 FIR数字滤波器的DSP实现 25

5.1 FIR设计的理论基础 25

5.2程序设计 27

5.2.1主程序设计 28

5.2.2子程序的设计 28

5.3程序设计中的必要文件 29

5.4输出结果及波形结果分析 31

结   论 36

参考文献 37

附   录 38

谢   辞 48