本文格式为Word版，下载可任意编辑基于DSP的FIR数字滤波器（设计实验）（汇编语言） 基于DSP的FIR数字滤波器 (设计测验) 一、测验目的 1.了解FIR（Finite Impulse Response有限冲激响应）滤波器的原理及使用方法； 2.了解使用MATLAT语言设计FIR滤波器的方法； 3.了解DSP对FIR滤波器的设计及编程方法； 4.熟谙在CCS环境下对FIR滤波器的调试方法； 二、测验原理 数字滤波是DSP的最根本应用，利用MAC（乘、累加）指令和循环寻址可以便当地完成滤波运算两种常用的数字滤波器：FIR（有限冲激响应）滤波器和IIR（无限冲激响应）滤波器的DSP实现 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， 那么n时刻的输出为： N?1 y(n)?h(i)x(n?i)?i?0 h(0)x(n)?h(1)x(n?1)??h(N?1)x[n?(N?1)]FIR数字滤波器的布局如图3.1所示。
Z-1Z-1Z-1x(n) h(N-1)h(0)h(1)h(2)h(N-2) 图3.1 FIR数字滤波器的布局图 y(n)1、线性缓冲区法 又称延迟线法其方法是：对于n=N的FIR滤波器，在数据存储器中开发一个N单元的缓冲区，存放最新的N个样本；滤波时从最老的样本开头，每读一个样本后，将此样本向下移位；读完结果一个样本后，输入最新样本至缓冲区的顶部以上过程，可以用N=6的线性缓冲区示意图来说明，如图3-2所示 图3-2 N=6的线性缓冲区示意图 2、循环缓冲区法 图3-3说领略使用循环寻址实现FIR滤波器的方法对于N级FIR滤波器，在数据存储区开发一个称为滑窗的具有N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本值每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其他数据那么不需要移动 ? 1 图3-3 FIR滤波器循环缓冲区存储器图 三、测验内容与步骤 设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。
FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法举行 本测验设计一个采样频率Fs为8000Hz，输入信号频率为1000Hz和2500Hz的合成信号，通过设计的低通滤波器将2500Hz信号滤掉，余下1000Hz信号 1、MATLAB设计FIR滤波器 FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法举行，选择Hamming窗，其程序为： b=fir1(16,1500/8000*2); 得到FIR数字滤波器系数b为： b0=0.00000000 b9=0.28342322 b1=0.00482584 b10=0.09725365 b2=0.00804504 b11=-0.02903702 b3=-0.00885584 b12=-0.04291741 b4=-0.0429174 b13=-0.00885584 b5=-0.02903702 b14=0.00804504 b6=0.09725365 b15=0.00482584 b7=0.28342322 b16=0.00000000 B8=0.37452503 在DSP汇编语言中，不能直接输入十进制小数，在MATLAB中举行如下转换： h=round(b*2^15) 将系数转换为Q15的定点小数形式，为： h(0)=0 h(9)=9287 h(1)=158 h(10)=3187 h(2)=264 h(11)=-951 h(3)=-290 h(12)=-1406 h(4)=-1406 h(13)=-290 h(5)=-951 h(14)=264 h(6)=3187 h(15)=158 h(7)=9287 h(16)=0 h(8)=12272 2、编写FIR数字滤波器的汇编程序 ;一个FIR滤波器源程序 fir.asm .mmregs .global start 2 .def start,_c_int00 INDEX .set 1 ;模拟输入数据缓冲区大小 ;FIR滤波器系数 .set 256 KS N .set 17 COFF_FIR .word 0 .word 158 .word 264 .word -290 .word -1406 .word -951 .word 3187 .word 9287 .word 12272 .word 9287 .word 3187 .word -951 .word -1406 .word -290 .word 260 .word 158 .word 0 .sect \ .data INPUT .copy \模拟输入在数据存储区0x2400 OUTPUT .space 1024 ;输出数据在数据区0x2500 COFFTAB .usect \DATABUF .usect \BOS TOS .usect \.usect \ .text .asg .asg .asg AR0,INDEX_P AR4,DATA_P ;输入数据x(n)循环缓冲区指针 AR5,COFF_P ;FIR系数表指针 AR7,OUTBUF_P;FIR滤波器输出数据指针 .asg AR6,INBUF_P ;模拟输入数据指针 .asg _c_int00 b start nop nop STM RPT MVPD #COFFTAB,COFF_P #N-1 ;将FIR系数从程序存储器移动 #COFF_FIR,*COFF_P+ ;到数据存储器 3 start: SSBX FRCT STM STM RPTZ STL #INDEX,INDEX_P #DATABUF,DATA_P A,#N-1 A,*DATA_P+ ;将数据循环缓冲区清零 STM #(DATABUF+N-1),DATA_P ;数据缓冲区指针指向x[n-(N-1)] STM #COFFTAB,COFF_P STM STM STM STM LD STL RPTZ MAC STH ; FIR_TASK: FIR_FILTER: LOOP: END B EEND .end 3、编写FIR滤波器链接命令文件 对应以上汇编程序的链接命令文件fir.cmd如下： fir.obj -m fir.map -o fir.out MEMORY { PAGE 0: ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=100H PAGE 1: INTRAM1(RW) :ORIGIN=2400H,LENGTH=0200H INTRAM2(RW) :ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H } SECTIONS { .text : {}>ROM1 PAGE 0 .data : {}>INTRAM1 PAGE 1 FIR_COFF: {}>INTRAM2 PAGE 1 FIR_BFR : {}>INTRAM3 PAGE 1 } 4 #INPUT,INBUF_P #KS-1,BRC #N,BK #OUTPUT,OUTBUF_P RPTBD LOOP-1 ;FIR循环缓冲区大小 ;装载输入数据 *INBUF_P+,A A,*DATA_P+% A,N-1 *DATA_P+0%,*COFF_P+0%,A A,*OUTBUF_P+ INTRAM3(RW) :ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H B2B(RW) :ORIGIN=0070H,LENGTH=10H .stack : {}>B2B PAGE 1 4、测验步骤及结果 (1) 在CCS上建立fir工程并运行fir.out程序。
建立fir工程，将fir.asm和fir.cmd添加到工程中，对汇编程序举行汇编、链接；假设有错误那么举行修改、调试，当汇编、链接告成后，加载并运行fir.out程序留神，将fir.asm、fir.cmd、firin.inc文件和fir.pjt工程文件放在同一文件夹下 (2) 查看输入信号的波形及频谱单击View→Graph→Time/Frequency命令，按 照如图3-4所示变更各选项其中，由.cmd可知输入信号的数据放在数据区 0x2400开头的256个单元中 图3-4 Graph属性设置窗口 单击OK按钮，那么显示输入信号的时域波形如图3-5所示其波形是频率为1000Hz和2500Hz正弦信号的合成信号 图3-5 输入信号的时域波形 将图3-4中的Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，那么显示输入信号的频谱图，如图3-6所示 5 — 9 —。