基于ccs环境的FIR数字滤波器仿真.docx
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基于ccs环境的FIR数字滤波器仿真
分类号编号
华北水利水电学院
NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower
课程设计
题目基于ccs环境的FIR滤波器仿真
学院信息工程
专业通信工程
姓名
学号
指导教师
2010年12月30日
基于CCS环境的FIR滤波器仿真
摘要
本文介绍了数字滤波器的设计基础及用窗函数法设计FIR滤波器的方法，运用MATLAB语言实现了带通滤波器的设计以及用CCS软件进行滤波效果的观察。
读取语音文件，并加入一定的随机噪声，最后使用窗函数滤波法进行语音滤波，将加噪后的语音文件转换为.dat文件使其能和ccs软件链接，输出个阶段的时域和频域波形。
一、设计目的
利用汇编语言在CCS环境中设计一个80级的FIR带通滤波器，通带频率为1.375KHz至3.625KHz；阻带边界频率为1KHz和4KHz；采样频率为10KHz，并利用设计好的滤波器对常用信号进行滤波处理。
二、设计思想
1、FIR（FiniteImpulseResponse）滤波器原理：
有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件。
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。
FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
FIR滤波器无反馈回路，是一种条件稳定系统，可以设计成具有线性相位特性。
设FIR滤波器的系数为h（0），h
（1），...，h（N-1），X（n）表示滤波器在n时刻的输入，则n时刻的输出为：
FIR数字滤波器的结构如图1所示:
2、使用Matlab中的Fdatool设计滤波器
在Matlab的Start菜单中选择Toolboxes->FilterDesign->FilterDesign&
AnalysisTools（fdatool），或者在命令行中输入fdatool来启动滤波器设计分析器。
调整各参数后得到设计的数字滤波器如下：
三、总体设计
1、从Matlab中导出FIR滤波器系数。
a.在Fdatool中，选择Targets->CodeComposerStudio（tm）IDE。
b.在出现的对话框中选择输出文件类型为Cheaderfile，输出系数类型为
signed16-bitinteger，如下图所示：
c.点击OK按钮，选择路径，即可输出前一步设计出的FIR滤波器的系数表，文件为fdacoefs.h，得到滤波器的参数如下：
constintBL=81;
constint16_TB[81]={
-16,0,-7,0,139,0,-223,0,17,
0,233,0,-14,0,-356,0,35,0,
532,0,-59,0,-790,0,85,0,1184,
0,-110,0,-1857,0,130,0,3334,0,
-143,0,-10382,0,16531,0,-10382,0,-143,
0,3334,0,130,0,-1857,0,-110,0,
1184,0,85,0,-790,0,-59,0,532,
0,35,0,-356,0,-14,0,233,0,
17,0,-223,0,139,0,-7,0,-16
};
2、待测信号设计
本实验设计一个采样频率Fs为10KHz，输入信号频率为0.5KHz、3KHz和8KHz的合成信号，通过设计的带通滤波器将0.5KHz和8KHz信号滤除，剩余其余信号。
为了方便的导入ccs环境，特用Matlab生成随机信号，并导出明为input的dat文件。
随机信号生成代码：
f11=500;%/Hz
f12=3000;%/Hz
f13=8000;%/Hz
fs=10000;%/采样Hz
N=1000%数据个数
T=1/fs;%采样周期
n=0:
N;
x11=sin（2*pi*f11*n*T）;
x12=0.7*sin（2*pi*f12*n*T）;
x13=0.5*sin（2*pi*f13*n*T）;
x_base=（x11+x12+x13）;
%待滤波信号波形
figure
（1）
plot（x_base）
%待滤波信号频谱
figure
（2）
yff=abs（fft（x_base））
df=n*（fs/N）
plot（df,yff）
xout=x_base/max（x_base）;%归一化
xto_ccs=round（32767*xout）
fid=fopen（'input.dat','w'）;%打开文件
fprintf（fid,'16511000\n'）;%输出文件头
fprintf（fid,'%d\n',xto_ccs）;%输出
fclose（fid）;
3、CCS环境程序设计
A、在CCS上建立FIR工程并将滤波器仿真程序FIR.c、Matlab导出的头文件fdacoefs.h和链接文件FIR.cmd添加到工程中，对程序进行调试、链接；调试无误后生成FIR.out程序。
FIR.c程序如下：
#include"stdio.h"
#include"fdacoefs.h"
//fdacoefs.h为Matlab生成的系数表头文件
#defineN81//FIR滤波器的级数+1，本例中滤波器级数为80
#defineLEN200//待滤波的数据长度
longyn;
intinput[LEN];//输入缓冲，在仿真时将从内存载入
intoutput[LEN];//输出缓冲，直接存放在内存中
voidmain（）
{
inti,j;
int*x;
for（j=0;j{
x=&input[j];
yn=0;
for（i=0;iyn+=B[i]*（*x++）;
output[j]=yn>>15;
}
while
（1）;
}
FIR.cmd程序如下：
MEMORY
{
PAGE0:
EPROG:
origin=0x1400,len=0x7c00
VECT:
origin=0xff80,len=0x80
PAGE1:
USERREGS:
origin=0x60,len=0x1c
BIOSREGS:
origin=0x7c,len=0x4
IDATA:
origin=0x80,len=0x1380
EDATA:
origin=0x1400,len=0x8000
EDATA1:
origin=0x9400,len=0x4c00
}
SECTIONS
{
.vectors:
{}>VECTPAGE0
.sysregs:
{}>BIOSREGSPAGE1
.trcinit:
{}>EPROGPAGE0
.gblinit:
{}>EPROGPAGE0
frt:
{}>EPROGPAGE0
.text:
{}>EPROGPAGE0
.cinit:
{}>EPROGPAGE0
.pinit:
{}>EPROGPAGE0
.sysinit:
{}>EPROGPAGE0
.bss:
{}>IDATAPAGE1
.far:
{}>IDATAPAGE1
.const:
{}>IDATAPAGE1
.switch:
{}>IDATAPAGE1
.sysmem:
{}>IDATAPAGE1
.cio:
{}>IDATAPAGE1
.MEM$obj:
{}>IDATAPAGE1
.sysheap:
{}>IDATAPAGE1
.stack:
{}>IDATAPAGE1
}
B、装载FIR.out文件，把滤波器程序载入内存；装载之前生成的input.dat文件，将Address设置为input，Length设置为200，Page设置为Data。
C、运行程序，点击RUN按钮，程序即开始运行。
D、查看滤波器滤波效果。
打开View->Graph->Time/Frequency，修改参数设置如下：
点击OK，得到输入信号的时域波形：
E、重复前三个步骤，只改变图形选项中的DisplayType、GraphTitle、StartAddress，使之最后出现如下的图形：
左上角：
输入数据时域图（StartAddress:
input）
右上角：
输入数据频谱（DisplayType:
FFTMagnitude）
左下角：
输出数据时域图（StartAddress:
output）
右下角：
输出数据频谱（DisplayType:
FFTMagnitude）
四、总结
实践证明，该滤波器准确度搞、稳定性好，易于移植使用，具有较强的实用性与灵活性。
Matlab可方便地设计出FIR数字滤波器，并且修改系数方便。
DSP的可移植性好，所以能从不同方法得来滤波器系数，从而达到不同的滤波效果。
综合实验的各个方面以及实验中出现的问题，让我对DSP环境下滤波器设计这一课程设计有了全新而系统的认识：
对滤波器设计首先应该明确设计任务（目的），要了解自己究竟要设计什么，怎样设计，以及怎样解决实验中出现的问题，必须有一个明确的设计思路；其次，要掌握足够的理论知识，以踏实、严谨的态度对待，充分发挥创新精神，将自己的理论知识与实际设计情况相结合，做到理论联系实际，实际也不脱离理论，只有理论联系实际才能真正学到知识！
参考文献
[1]DSP原理及应用北京：
电子工业出版社，2005.1
[2]TMS320C54xDSP应用程序设计教程北京：
机械工业出版社，2004.1
[3]MATLAB在数字信号处理中的应用北京：
清华大学出版社，2003
[4]DSP系统设计与开发实例北京：
电子工业出版社，2004
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