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1、IIR数字滤波器DSP实现要点计划湖南科技大学信息与电气工程学院课程设计报告题目：IIR数字滤波器的DSP实现专业：电子信息工程班级：电子二班姓名：高二奎学号：1104030205指导教师：尹艳群/162015年1月8日信息与电气工程学院课程设计任务书20142015学年第一学期专业：电子信息工程班级：电子二班学号：1104030205姓名：高二奎课程设计名称：DSP原理及应用设计题目：IIR数字滤波器的DSP实现完成限期：自2015年1月1日至2015年1月8日共1周设计依照、要求及主要内容（可另加附页）：1、设计目的：经过课程设计，使学生综合运用DSP技术课程和其余相关先修课程的理论和生产
2、实质知识去解析和解决详尽问题的能力获取提升，并使其所学知识获取进一步牢固、深入和发展。经过课程设计初步培育学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法。经过课程设计建立正确的设计思想，提升学生解析问题、解决问题的能力。经过课程设计训练学生的设计基本技术，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟习标准与规范等。2、要求：1熟习DSP办理器及其结构性能，掌握DSP芯片配套开发工具的使用方法。2按要求设计出硬件电路。3画出硬件连接原理图，并对硬件工作原理进行说明。4给出软件流程图及编写程序，每一条指令的后边附上相应的说明。5进行软、硬件调试，检查能否达到相关的功能。6写出调试方法。7设计报告结尾附上
3、心得领会。3、主要内容：熟习5410DSP的MCBSP的使用，认识AD50的结构，掌握AD50各寄存器的意义及其设置，掌握AD50与DSP的接口，AD50的通信格式及AD50的DA实验。指导教师（签字）：同意日期：年月日目录一、大纲3二、数字滤波器介绍和IIR数字滤波器的理论解析32.1数字滤波器介绍32.2IIR滤波器的设计方法及原理4三、DSP软件的简单介绍63.1DSP系统的特色63.2DSP系统的设计流程73.3DSP系统的开发工具CCS7四、TMS320C5402的介绍9五、基于DSP的IIR程序设计及软件调试115.1IIR程序设计115.2软件调试结果13六、总结和心得15七、参
4、照文件一、大纲跟着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号办理已经成为高速及时处理的一项要点技术，广泛应用在语音鉴别、智能检测、工业控制等各个领域。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算办理。DSP数字信号办理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)是一门涉及好多学科而又广泛应用于好多领域的新兴学科。20世纪60年月以来，跟着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号办理技术应运而生并获取迅速的发展。传感器数字信号办理是利用传感器对模拟信号或数字信号进行采集并把其转换成计算机可识其余电信号，并利用计算机对信号进行办理以达到计算
5、机辅助控制或是计算机自动控制的目的。DSP芯片是一种特别适合数字信号办理运算的微办理器，主要用来实时、迅速地实现各种数字信号办理算法。用DSP芯片实现IIR数字滤波器，不但拥有精确度高、不受环境影响等长处，并且因DSP芯片的可编程性，可方便地更正滤波器参数，从而改变滤波器的特征，设计十分灵巧。本课题主要应用MATLAB软件设计IIR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，文章联合TM320C5509的结构特色，介绍了一种IIR滤波器在TM320C5509中的实现方法。文中程序已经过硬件考据，仿真结果表示该设计吻合要求。要点词数字滤波；IIR；DSP；T
6、M320C5509；MATLAB二、数字滤波器介绍和IIR数字滤波器的理论解析2.1数字滤波器介绍数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算办理。输入数字信号（数字序列）经过特定的运算转变成输出的数字序列，所以，数字滤波器实质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。描述失散系统输出与输入关系的卷积和差分方程不过给数字信号滤波器供给运算规则，使其依照这个规则完成对输入数据的办理。时域失散系统的频域特征:,此中、分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特征（或称为频谱特征）,是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤波
7、器的频域响应。输入序列的频谱经过滤波后,所以，只要按照输入信号频谱的特色和办理信号的目的，适当选择，使得滤波后的满足设计的要求，这就是数字滤波器的滤波原理。数字滤波器依据其冲激响应函数的时域特征，可分为两种，即无穷长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。IIR数字滤波器的特色是，拥有无穷连续时间冲激响应，需要用递归模型来实现，其差分方程为：系统函数为：设计IIR滤波器的任务就是追求一个物理上可实现的系统函数H(z)，使其频率响应H(z)满足所希望获取的频域指标，即吻合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数。2.2IIR滤波器的设计方法及原理II
8、R滤波器差分方程的一般表达式为:式中x(n)为输入序列;y(n)为输出序列;和为滤波器系数.若所有系数等于0,则为FIR滤波器.IIR滤波器拥有无穷长的单位脉冲响应,在结构上存在反响回路,拥有递归性,即IIR滤波器的输出不但与输入相关,并且与过去的输出相关.将上式睁开得出y(n)表达式为:在零初始条件下,对上式进行z变换,获取:设N=M,则传达函数为:上式可写成:上式拥有N个零点和N个极点.如有极点位于单位圆外将以致系统不稳定.因为FIR滤波器所有的系数均为0,不存在极点,不会造成系数的不稳固.对于IIR滤波器,系统稳固的条件以下:若|1,当n时,h(n),系统不稳固.IIR滤波器拥有多种形式
9、,主要有:直接型(也称直接I型)、标准型(也称直接型)、变换型、级联型和并联型.三、DSP软件的简单介绍3.1DSP系统的特色DSP系统是以数字信号办理为基础的，所以不仅拥有数字办理的所有长处而且还拥有以下特色24:1接口方便：DSP应用系统与其余以现代数字技术为基础的系统或设备都是互相兼容的，这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要简单得多。2编程方便：DSP应用系统中的可编程DSP芯片，能灵巧方便地进行更正和升级。3稳固性好：DSP应用系统以数字办理为基础，受环境温度及噪声的影响较小、靠谱性高，无器件老化现象。4精度高：16位数字系统可以达到10-5级的精度。5可重复性好：
10、模拟系统的性能受元器件参数性能变化的影响比较大，而数字系统基本不受影响，所以数字系统便于测试、调试和大规模生产。6集成方便：DSP应用系统中的数字零件有高度的规范性，便于大规模集成。自然，数字信号办理也存在一些弊端。比方，对于简单信号办理任务，若采用DSP则使成本增添。DSP系统中的高速时钟可能带来高频搅乱和电磁泄漏等问题，并且DSP系统耗费的功率也较大。其余，DSP技术更新速度快，对于数学知识要求高，开发和测试工具还有待进一步完美。3.2DSP系统的设计流程一个DSP系统的设计过程大概要有以下几个步骤。1依据系统的任务要求，确立系统办理精度要求、速度要求、及时性要求等性能指标。2依据系统的要
11、求进行高级语言的算法模拟，比方使用MATLAB等仿真工具，考据算法的可行性，得出最正确的办理方法。3DSP的系统设计，主要分为硬件设计和软件设计。硬件设计是指依据系统要求选择适合的DSP芯片，而后设计相应的外头电路。软件设计主若是指依据系统的要乞降采纳的DSP芯片编写相应的程序。程序的编写可以使用汇编语言，汇编语言编写的程序效率高，但比较烦杂；也可采纳C语言，DSP的C语言基本上是标准C语言，编写比较简单，但效率低。在实质系统开发时常常是两种语言结合编写，在算法运算量大的地方使用汇编语言，在运算量小的地方使用C语言，这样既能缩短软件的开发周期，提升程序的可读性和可移植性，又满足了系统的及时性要
12、求。本文的设计采纳汇编语言编写、设计软件程序。3.3DSP系统的开发工具CCSCCS是一种针对TMS320系列DSP的集成开发环境,在Windows操作系统下，采纳图形接口界面，供给有环境配置、源文件编写、程序调试、追踪和解析等工具。CCS有两种工作模式，即软件仿真器模式：可以离开DSP芯片，在PC机上模拟DSP的指令集和工作系统，主要用于先期算法实现和调试。硬件在线编程模式：可以及时运转在DSP芯片上,与硬件开发板相联合在线编程和调试应用程序。CCS的开发系统主要由以下组件构成：TMS320C54x集成代码产生工具；CCS集成开发环境；DSP/BIOS及时内核插件及其应用程序接口API；及时
13、数据交换的RTDX插件以及相应的程序接口API；由TI公司之外的第三方供给的各种应用模块插件。CCS的功能十分强盛，它集成了代码的编写、编译、链接和调试等诸多功能，并且支持C/C+和汇编的混杂编程，其主要功能以下：1拥有集成可视化代码编写界面，用户可经过其界面直接编写C、汇编、.cmd文件等；2含有集成代码生成工具，包含汇编器、优化C编译器、链接器等，将代码的编写、编译、链接和调试等诸多功能集成到一个软件环境中；3高性能编写器支持汇编文件的动向语法加亮显示，使用户很简单阅读代码，发现语法错误；4工程项目管理工具可对用户程序实行项目管理。在生成目标程序和程序库的过程中，建立不一样程序的追踪信息，经过追踪信息对不一样的程序进行分类管理；5基本调试工具拥有装入执行代码、查察寄存器、储存器、反汇编、变量窗口等功能，
