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1、基于DSP的数字滤波器设计摘要21世纪是数字化的时代，随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。同时DSP(数字信号处理器)的出现和FPGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信
2、号处理算法。用DSP 芯片实现FIR 数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。本课题主要应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真；应用DSP集成开发环境CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。具体工作包括：对FIR数字滤波器的基本理论进行了分析和探讨；采用MATLAB软件来学习数字滤波器的基本知识，计算数字滤波器的系数，研究算法的可行性，对FIR低通数字滤波器进行前期的设计和仿真；系统介绍了TI公司TMS320C54x系列数字信号处理器的硬
3、件结构、性能特点和DSP的集成开发环境CCS；应用DSP集成开发环境CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。关键词数字滤波器；DSP；FIR(有限长单位脉冲响应)；MATLABDesign ofThe Digital Filter Based on DSP Abstract21century is the era of digitalization. With the rapid development of information processing technology, digital signal processing technology has dev
4、eloped as a kind of main technology gradually. It has been widely applied in the high-tech fields of electronic information, communication, software radio, automatic control, instrument technology and information electrical household appliances, Relative to analogue filter, digital filter can proces
5、s low frequency signal without excursion. Frequency response property can be made very close to ideal property; its precision can reach very high, easy to be integrated and so on. These advantages determine the application of digital filter more and more widely. Meanwhile, the appearance of digital
6、signal processor(DSP) and the rapid development of FPGA also stimulate the development of digital filter, and provide more choices for the hardware realization of digital filter.DSP chips is a particularly suitable for digital signal processing computing microprocessors, mainly used for real-time, t
7、he rapid realization of a variety of digital signal processing algorithms. DSP chips used to achieve FIR digital filter, not only has high accuracy, without the advantages of environmental impact, but also because of the programmable DSP chips, can be easily modified filter parameters, thus changing
8、 the filter characteristics of the design is very flexible.This project mainly applies the MATLAB software to design FIR digital filter; imitates the designed filter; applies DSP integrated developing surroundings-CCS to debug assembler; uses TMS320C5416 to realize FIR digital filter. The specific w
9、orks include: analyzing and discussing basic theories of FIR digital filter; using the MATLAB software to learn basic knowledge of digital filter: calculating the coefficient of digital filter; studying the feasibility of the way of calculation; designing and imitating the earlier stage of FIR digit
10、al filter; introducing in a systematic way the hardware structure and characteristics of TI Companys TMS320C54x series of digital signal processor, and the integrated developing surroundings CCS of DSP: applying DSP integrated developing surroundings-CCS to debug assembler and using TMS32OC54l6 to r
11、ea1ize FIR digital filter.Keywords Digital Filter;DSP;FIR;MATLAB不要删除行尾的分节符，此行不会被打印 / 目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 数字滤波器的优越性11.2 国外相关领域的相关进展21.3 数字滤波器的实现方法31.4 主要研究容3第2章 FIR滤波器基础42.1 FIR滤波器的特点42.2 FIR滤波器的设计方法42.2.1 利用窗函数法设计FIR滤波器42.2.2 用频率抽样法设计FIR滤波器72.2.3 利用切比雪夫逼近法设计FIR滤波器72.3 FIR滤波器的实现方法92.3.1 FIR滤波器的
12、实现结构92.3.2 FIR滤波器的实现方法132.4 本章小结14第3章 基于MATLAB的FIR滤波器的设计153.1 MATLAB简介153.2 基于MATLAB的FIR滤波器的设计163.2.1 设计要求163.2.2 滤波器指标163.2.3 设计过程163.2.4 设计结果183.3 FIR滤波器的MATLAB仿真203.4 本章小结22第4章 数字滤波器的DSP实现234.1 DSP的基本特征234.2 TMS320C54xDSP的硬件结构244.2.1 总线结构244.2.2 中央处理单元254.2.3 部存储器264.2.4 片外设274.3 DSP系统的设计与开发274.3
13、.1 DSP系统的特点284.3.2 DSP系统的设计流程284.3.3 DSP系统的开发工具284.4 FIR滤波器的DSP实现294.4.1 系数量化294.4.2 量化误差304.4.3 FIR数字滤波器的实现结构314.4.4 FIR汇编程序与CCS调试314.4.5 FIR滤波器的DSP实现344.5 本章小结35结论36致37参考文献38附录A40附录B47千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 数字滤波器的优越性21世纪是数字化的时代，随着越来越多的电子
14、产品将数字信号处理(DSP)作为技术核心，DSP已经成为推动数字化进程的动力。作为数字化最重要的技术之一，DSP无论在其应用的深度还是广度，正在以前所未有的速度向前发展。数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，它是现代电子技术、计算机技术和数字信号处理技术相结合的产物。随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。数字信号处理由于运算速度快，具有可编程特性和接口灵活的特点，使得它在许多电子产品的研制、开发和应用中，发挥着重要的
15、作用。采用DSP芯片来实现数字信号处理系统是当前发展的趋势。近年来，DSP技术在我国也得到了迅速的发展，不论是在科学技术研究，还是在产品的开发等方面，其应用越来越广泛，并取得了丰硕的成果。在数字信号处理中，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用数字滤波器替代模拟滤波器具有许多优势。数字滤波器容易实现不同的幅度和相位频率特性指标，克服了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。用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响外，还具有灵活性好的特点。用可编程DSP芯片实现数字滤波可通过
16、修改滤波器的参数十分方便的改变滤波器的特性。几乎每一科学和工程领域例如声学、物理学、通信、数据通信、控制系统和雷达等都涉与信号。在许多应用中都希望根据期望的指标把一个信号的频谱加以修改、整形或运算。这些过程都可能包含衰减一个频率围，阻止或隔离一些频率成分，用数字滤波器来实现这些功能是方便、有效、可行的3。数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。FIR滤波器具有不含反馈环路、结构简单以与可以实现的严格线性相位等优点，因而在对相位要求比较严格的条件下，采用FIR数字滤波器。同时，由于在许多场合下，需要对信号进行实时处理，因而对于单片机的性能要求也越来越高。由于DSP控制器具有许多独特的结构，例如采用多组总线结构实现并行处理
