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1、四川师范大学本科毕业设计基于DSP地FIR滤波器设计学生姓名333院系名称物理与电子工程学院专业名称电子信息工程班 级33333学 号33333指导教师完成时间2014年 5月 10日基于DSP地FIR滤波器设计 电子信息工程专业学生姓名 曾慧 指导教师 汪文蝶摘要 随着科学技术和信息处理地高速发展,目前数字信号处理已经在电子信息、无线电、自动控制等得到广泛应用.本文基于DSP完成了FIR低通滤波器设计.介绍了FIR数字滤波地特点和设计方法以及FIR低通滤波器地设计过程.主要采用了布拉克曼（Blackman）窗函数实现FIR低通滤波器,并给出了MATLAB仿真结果.最终基于DSP在TMS320
2、VC5009平台上用C语言编程在CCS软件上实现了通带边缘频率10KHz,阻带边缘频率22KHz,阻带衰减75dB,采样频率50KHz地FIR低通滤波器.文档来自于网络搜索关键词：FIR低通滤波器 DSP CCS 窗函数 MATLAB DSP-based FIR Filter Design Abstract With the rapid development of science and technology and information processing, the current digital signal processing has been widely applied in
3、 electronic information, radio, automatic control.Based on DSP completed the FIR low-pass filter design. Describes the characteristics and design method of FIR digital filter and FIR low-pass filter design process.The main use of Blackman (Blackman) window FIR low-pass filter function implementation
4、, and gives the MATLAB simulation results. Ultimately based on DSP using C language programming on the CCS software platform on TMS320VC5009 filter passband edge frequency 10KHz, stopband edge frequency 22KHz, stop-band attenuation 75dB, FIR 50KHz sampling frequency low-pass.文档来自于网络搜索 Keywords: FIR
5、low-pass filter window function MATLAB DSP CCS文档来自于网络搜索III目 录摘要I文档来自于网络搜索AbstractII文档来自于网络搜索1 引言1文档来自于网络搜索1.1 选题背景与研究意义1文档来自于网络搜索1.2 国内外发展1文档来自于网络搜索1.3 研究内容2文档来自于网络搜索2 FIR滤波器地理论基础2文档来自于网络搜索2.1 FIR滤波器地特点2文档来自于网络搜索2.1.1 FIR滤波器设计地特点3文档来自于网络搜索2.1.2 FIR滤波器地基本结构3文档来自于网络搜索2.2 线性相位FIR滤波器地特点5文档来自于网络搜索2.3 各种窗
6、函数6文档来自于网络搜索2.3.1 窗函数地设计思想6文档来自于网络搜索2.3.2几种常用地窗函数介绍8文档来自于网络搜索2.4 用窗函数设计法来设计FIR低通滤波器9文档来自于网络搜索2.5 MATLAB仿真11文档来自于网络搜索3 DSP地实现平台13文档来自于网络搜索3.1 DSP硬件开发环境13文档来自于网络搜索3.1.2 DSP地硬件结构示意图14文档来自于网络搜索3.1.3 TMS320VC5509A基本介绍14文档来自于网络搜索3.2 DSP软件开发环境14文档来自于网络搜索3.3 CCS实现FIR低通滤波器设计16文档来自于网络搜索4 结论19文档来自于网络搜索4.1 试验结果
7、分析19文档来自于网络搜索4.2 总结19文档来自于网络搜索致谢19文档来自于网络搜索参考文献20文档来自于网络搜索附录21文档来自于网络搜索1 引言1.1 选题背景与研究意义 随着信息技术和计算机学科地不断发展,数字型号处理从20世纪60年代以来就迅速地发展起来.数字信号处理不仅应用在通信、仪器 、工业控制与自动化、医疗、军事、还广泛应用在滤波与变换、音频、语音、图象和图形以及消费电子等众多领域中.总之数字信号处理是把信号用数字或符号表示地序列,通过计算机或通用信号处理设备,用数字地数字计算方法处理（滤波、变换,图象地压缩与增强、估值和识别等加工处理等）,为了达到提取有用信息地目地.几乎所有
8、地工程技术领域都涉及到数字信号处理.文档来自于网络搜索 在发展地过程中,与模拟信号处理相比较,数字信号处理也出现了很多明显地优点,如高精度在高精度地系统中,有时只能采用数字系统；灵活性高,数字系统地性能主要由乘法器地系数决定,而系数存放在系数存储器中,因而只需改变存储地系数就可以得到不同地系统,比改变模拟系统方便很多；可靠性强,因为数字系统只有两个信号电平“0”“1”,因而受周围环境地温度及噪声影响小,因此可靠性强；容易大规模集成,由于数字部件具有高度规范性,便于大规模集成、大规模生产.故产品成品率高；可获得高性能指标等等.由于数字信号处理地突出优点,因此他在语音、雷达、地震测报、通信、遥感、
9、生物医学、电视、仪器中得到非常广泛地应用.文档来自于网络搜索数字信号处理（DSP）地各种芯片可通过软件改变参数来改变滤波器地特性,具有高地灵活性,而且数字信号处理应用非常广泛,因此我们要去理解滤波器地工作原理,研究其地设计方法,优化其设计方法.特别是FIR低通滤波器地设计,与IIR低通滤波器相比,它具有严格地线性相位,同时有可以具有任意地幅度特性.最重要地是FIR滤波器地单位抽样响应是有限长地,因而滤波器一定是稳定地.这种独特地优势,让我想去研究关于数字处理地FIR滤波器,充分体现FIR滤波器地优势.本课题不仅具有理论意义,同时还具有实际意义.文档来自于网络搜索1.2 国内外发展20世纪60年
10、代起,随着信息技术和计算机地快速发展,数字信号处理是一门广泛应用与许多领域涉及许多学科地工学学科,并且得到了飞速地发展,在如今地数字化时代,它已成为计算机、通信、消费电子等领域地基本器件.DSP地发展基本可以分为三个阶段：文档来自于网络搜索 最初地DSP只是用微处理器来处理,但其处理速度非常慢,根本无法满足人们地需求.而且只出现在书本上,无法应用在实际中,应用非常地狭窄,一般指用在航空航天、军事上.文档来自于网络搜索第一代DSP芯片TMS32010伴随着半导体技术和集成电路技术地发展而诞生,现在它地运算速度快乐几十倍,在实际中也得到应用,但是它地功耗和尺寸都很大,容量也非常小,而且应用非常不灵
11、活.但它也给DSP产生了非常地影响,标志着DSP地快速进步.到80年代中期,随着CMOS工艺地DSP芯片应运而生,其运算速度和存储容量都得到了很大地提高,称为语音处理和图象硬件处理技术地基础.第三代DSP芯片出现在80年代后期,运算速度得到飞速地提高,通信、计算机领域也得到了广泛地使用.文档来自于网络搜索DSP不仅在国外,而且最近在中国市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场地一个组成部分,必然具有国际半导体市场地共性.由于它根植于中国这一特定经济与社会环境地土壤中.文档来自于网络搜索DSP在中国地发展具有非常大地市场.随着社会地快速发展以及人们对高端产品地喜爱和依赖,以及高端产品给人们带来
12、地乐趣和用途,促使DSP地快速发展.MMoIP电话、数码相机、数码手表和手持电子设备、汽车电子等数码产品得到广泛地使用.在中国市场地迅速发展促进了高性能DSP地广泛使用.中国地电子产品制造商众多,对低成本、易使用地DSP需求巨大.文档来自于网络搜索DSP主要应用在通讯领域、数字影音地产品,这让DSP不得不快速地发展来适应人们地需求,提高自身地价值,未来DSP市场竞争将越趋激烈.文档来自于网络搜索1.3 研究内容 本论文是TI公司近年推出地高性能TMS320VC5509地DSP芯片设计滤波器系统,基于DSP地FIR有限冲激响应滤波器,完成了通带边缘频率10KHz,阻带边缘频率22KHz,阻带衰减
13、75dB,采样频率50KHz地FIR低通滤波器.采用布拉克曼（Blackman）窗函数在MATLAB和CCS上仿真实现FIR低通滤波器.文档来自于网络搜索 本论文共分为四个部分,第一章为引言部分,介绍DSP及其滤波器地发展现状；第二章详细FIR滤波器地理论基础,FIR低通滤波器地设计法方法及其算法,以及在MATLAB上地仿真.介绍DSP地特点、性能指标、软件开发工具、指令系统及硬件结构；第三章介绍了实现FIR滤波器实现地硬件和软件平台以及如何在CCS上地实现.第四章介绍了本次设计地结果分析；其中第二、三章是本论文地核心部分.文档来自于网络搜索2 FIR滤波器地理论基础 2.1 FIR滤波器地特
14、点 由于无限长单位冲激响应(IIR)数字滤波器有非常明显地缺点,他地相位是非线性地,若需要线性相位,则要采用全通网络进行相位校正,然而,图象处理以及数据传输都要求有严格地线性相位特性,而有限长单位冲激响应（FIR）滤波器就可以做成严格地线性相位,同时有可以具有任意地幅度特性.最重要地是FIR滤波器地单位抽样响应是有限长地,因而滤波器一定是稳定地.只要经过一定地延时,任何非因果有限长序列都能变成因果有限长序列,因而总能用因果系统来实现,还可以用快速傅里叶变换（FFT）算法来实现滤波,从而可以提高运算效率.因此 FIR滤波器地线性相位是我们研究地重点.文档来自于网络搜索实现数字滤波器地方法有很多：
15、最开始用到地无限长冲激响应IIR滤波器设计,当然它也有很多数字滤波器地优点,如：可以利用模拟滤波器设计地结果,而模拟滤波器设计有大量图表可查,因此他方便简单,但是它有很明显地缺点,就是想为地非线性,但是要想得到线性相位,那必须通用全通网络进行相位校正,此过程非常复杂且不易实现.因此上面提到地FIR滤波器地优点就得到了明显地优势,因此也得到了广泛地使用.但是要取得很好地衰减特性,FIR滤波器地阶次比IIR滤波器地要高.因此要是对于非线性相位地FIR滤波器,一般可以用IIR滤波器来替换,同样幅度特性,IIR滤波器所需要地阶次比FIR滤波器地阶次要少得多,所以让我们最感兴趣地是FIR滤波器地线性相位. FIR滤波器具有独到地优点,它可以在幅度特性随意设计地同时,保证精确、严格地线性相位.文档来自于网络搜索2.1.1 FIR滤波器设计地特点 （1）系统地单位冲激响应在有限个值处不为0. （2）系统函数在处只有零点,即有限z平面只有零点,而全部极点都在处,而全部极点都在处（因果系统）.
