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1、JIU JIANG UNIVERSITYDSP课程设计总结报告题 目 典范型IIR滤波器的实现 英文题目 The realization of the filter type IIR model院 系 电子工程学院 专 业 通信工程 班 级 电子A0912 姓 名 熊天福（18） 指导老师 江金龙 二零一二年六月摘 要随着信息技术的发展，数字化时代已经到来，数字信号的处理逐步发展成为一门主流技术。滤波技术的发展，对信息处理技术的发展具有及其重要的作用，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
2、滤波器的应用越来越广泛，同时DSP数字信号处理器的出现也促进了数字滤波器的发展。 本论文论述了IIR数字滤波器的设计原理及其在DSP上的实现思路并对用DSP实现IIR滤波器的方法进行了分析。用MATLAB计算出IIR数字滤波器的系数，产生输入数据，应用CCS软件调试C和汇编程序 并用TMS320C54对IIR进行了仿真。关键字：DSP MATLAB IIRAbstrct Along with the development of information technology, the digital age has arrived, digital signal processing grad
3、ually developed into a door mainstream technology. Filtering technology development, the development of information technology and its important role, with relative to the analog filter, digital filters no drift, able to handle the low-frequency signals, frequency response but make it very close to
4、ideal characteristics, and the precision can reach high, easy integration etc, these advantages decided the digital filters used more widely, and DSP (digital signal processor) presence also promoted the development of digital filter. This paper discusses on the DSP IIR digital filter, and the imple
5、mentation ideas to its realization methods are analyzed. This paper discusses the design principle of IIR digital filter and the implementation approach and DSP and IIR filter with DSP realize the methods are analyzed. MATLAB calculate IIR digital filter coefficients, produce the input data, applied
6、 CCS software debugging C and assembler of TMS320C54 IIR, and simulated.Key word: DSP Matlab IIR digital filters2目 录第一章、绪论. 21.1基于DSP的IIR滤波器设计课题背景. 21.2研究意义.21.3国内外相关领域的研究进展.31.4本设计主要研究内容与方法.3第二章、IIR数字滤波器的设计. 42.1IIR数字滤波器的基本概念. .42.2无限脉冲响应滤波器的缺点. .42.3IIR滤波器的结构.5第三章、IIR滤波器的基本表达. .6第四章、设计方案及参数.9第五章、总
7、结10参考文献.11附录.12致谢.18第一章绪论1.1基于DSP的IIR滤波器设计课题背景 随着集成电路技术的发展各种新型的大规模和超大规模集成电路不断涌现,集成电路技术与计算机技术结合在一起,使得数字信号处理系统的功能越来越强。数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术,数字信号处理技术就是基于VLSI 技术和计算机技术发展起来的一门重要技术。DSP 技术已在通信、控制、信号处理、仪器仪表、医疗、家电等很多领域得到了越来越广泛的应用。 数字滤波器在各种数字信号处理中发挥着十分重要的作用，用数字滤波器设计一直是信号处理领域的重要研究课题。常用的数字滤波器有IIR滤波器和FIR滤波器。其中IIR
8、滤波器因具有结构简单、占用存储空间少、运算速度快、较高的计算精度和能够用较低的阶数实现、较好的选频特性等优点得到了广泛应用。 1.2研究意义 滤波是信号处理中一种最基本但十分重要的技术。利用滤波可以从复杂的信号中提取所需的信号，抑制不需要的信号，在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。数字滤波是通过数值运算的方法对输入信号进行滤波的数字信号处理过程，是语音和图象处理、模式识别、谱分析等应用中的一个基本的处理技术。与模拟滤波相比，数字滤波器是通过数值运算来实现滤波的，具有处理精度高、稳定可靠、集成度高、不存在阻抗匹配等优势，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。 DSP由于运算速度快，具有
9、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作用，采用DSP来实现信号处理系统是当前发展的趋势。用可编程 DSP 芯片实现数字滤波可通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性。因此，有必要对滤波器的设计方法进行研究理解其工作原理，优化设计方法，设计开发稳定性好的滤波器系统。将通过DSP 设计平台，实现较为重要的 FIR滤波器系统，实现能独立完成滤波功能的系统。从而通过本课题的研究，掌握滤波器的设计技术，为通信、信号处理等领域实用化数字滤波器设计提供技术准备。本科题的研究将为今后设计以 DSP 为核心部件的嵌入式系统集成提供技术准备，这不仅具有重要的理论意
10、义，同时还具有重要的实际意义。1.3国内外相关领域的研究进展 自20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生来DSP芯片得到飞速的发展。在20多年的时间里DSP芯片已在信号处理、通信、自动空竹、仪表技术、信息家电等许多领域得到广泛的应用。1978年AMI公司生产世界上第一片DSP芯片S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器2920是DSP芯片的一个重要里程碑。1980年日本NEC公司推出的uPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片，在这之后，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司Texas Instruments简称TI的一系列产品，其DSP市场份额占全世界份额近的50%
11、。目前DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。经过20年的发展，DSP器件在高速可编程，小型化，低功耗等方面都有了长足的发展，单片DSP芯片最快每秒可完成16亿次16MIPS的运算，生产DSP器件的公司也在不断壮大。 1.4 本设计主要研究内容与方法 主要是在学习信号分析与处理的基础知识后，应用MATLAB软件、CCS软件结合来设计基于DSP的IIR滤波器设计。应用MATLAB软件设计IIR数字滤波器，应用MATLAB中的工具FDATOOL工具设计滤波器的系数，在MATLAB中编译M文件，产生输入数据。应用DSP芯片的汇编语言与C语言进行编写程序，应用DSP集成软件开
12、发环境CCS调试汇编程序与C程序，并用TMS320C54结合软件开发环境CCS来实现了IIR数字滤波的仿真。第二章IIR数字滤波器的设计数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，按频率特性可划分为低通数字滤波器、高通数字滤波器、带通数字滤波器、带阻数字滤波器。根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可分为无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。2.1 、 IIR数字滤波器的基本概念：无限脉冲响应滤波器是数字滤波器的一种简称IIR数位滤波器(infinite
13、 impulse response filter)。由于无限脉冲响应滤波器中存在反馈回路，因此对于脉冲输入信号的响应是无限延续的。IIR滤波器有以下几个特点：1、IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。2、IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。3、IIR数字滤波器在计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量
14、比较小，对计算工具的要求不高。在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。 4、IIR数字滤波器的相位特性不好控制，对相位要求较高时，需加相位校准络。5、IIR单位响应为无限脉冲序列FIR单位响应为有限的。6、IIR幅频特性精度很高，不是线性相位的，可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上。FIR幅频特性精度较之于IIR低，但是线性相位就是不同频率分量的信号经过FIR滤波器后他们的时间差不变。这是很好的性质。2.2、无限脉冲响应滤波器的缺点：1、脉冲响应为无限长，造成当输入数位讯号为有限长的时候输出数位讯号会变成无限长。2、比有限脉冲响应滤波器较不易最佳化。3、不一定是稳定的因为Z转换后所有的极点不一定都在单位圆内。2.3、IIR滤波器的结构 IIR数字滤波器的单位脉冲响应h(n)是无限长的，结构上有输出到输入的反馈，频率采样结构除外是递归型。
