fir濾波器的設計與實現(xiàn)課程設計(已修改)
2025-06-22 15:44 本頁面
【正文】 鄭州航空工業(yè)管理學院 電子通信工程系 DSP原理及應用課程設計報告 設計題目： 基于 TMS320F2812 DSP 處理器的 FIR 濾波器的設計與實現(xiàn) 姓名 王 泳 學號： 091307229 專業(yè)： 通信工程 設計日期： 2021 年 6 月 15 日 指導老師： 趙 成 張松煒 基于 TMS320F2812 DSP處理器的 FIR濾波器的設計與實現(xiàn) 一 .引言 數(shù)字 信號處理是電路系統(tǒng)從模擬時代向數(shù)字時代前進的理論基礎(chǔ)，為數(shù)字信號處理的應用而專門設計的可編程處理器，即數(shù)字信號處理器也應運而生。 在當今信息時代數(shù)字信號處理已成為一門極其重要的學科。數(shù)字信號處理在通信、語音、圖像等眾多相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。數(shù)字信號處理（ DSP）包括兩重含義：數(shù)字信號處理技術(shù)（ Digital Signal Processing）和數(shù)字信號處理器（ Digital Signal Processor）。數(shù)字信號處理（ DSP）是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備，以數(shù)值計算的方法、對信號進行采集、濾 波、增強、壓縮、估值和識別等加工處理，借以達到提取信息和便于應用的目的，其應用范圍涉及幾乎所有的工程技術(shù)領(lǐng)域。 目前 FIR 濾波器的實現(xiàn)方法大致可分為三種：利用單片通用數(shù)字濾波器集成電路、 DSP 器件或者可編程邏輯器件實現(xiàn)。其中以使用通用 DSP 芯片實現(xiàn)方式較為簡單，是一種實時、快速、特別適合于實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理運算的微處理器，借助于通用數(shù)字計算機按濾波器的設計算法編出程序進行數(shù)字濾波計算。由于它具有豐富的硬件資源、改進的哈佛結(jié)構(gòu)、高速數(shù)據(jù)處理能力和強大的指令系統(tǒng)而在通信、航空、航天、雷達、工業(yè)控制 、網(wǎng)絡及家用電器等各個領(lǐng)域得到廣泛應用 二 .設計目的 掌握用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器的原理及方法，熟悉線性纖維FIR 濾波器的 幅頻特性和相頻特性 及其圖像 。 掌握使用 matlab 編程的基本方法，學會利用 fdatool 工具來快速設計滿足需要的濾波器。 掌握 TMS320F2812 DSP 處理器開發(fā)的程序框架結(jié)構(gòu)，學習驅(qū)動TMS320F2812 DSP 處理器程序編寫并能使其正常工作。實習驅(qū)動 ADC模塊實現(xiàn)信號的實時采集與模數(shù)轉(zhuǎn)換 掌握使用 TMS320F2812 DSP 處理器實現(xiàn) FIR 數(shù)字低通濾波器的設 計方法，并能夠?qū)崟r采集輸入信號并濾除高頻信號再通過 SCI 串口傳輸?shù)接嬎銠C顯示。 三 .設計要求 利用 Matlab 軟件的 FDATool 工具設計 FIR 濾波器，并提取濾波器參數(shù)； 在 CCS 集成開發(fā)環(huán)境下，利用第 1 步得到的濾波器參數(shù)，利用窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器程序，觀察輸入信號及濾波后得到的輸出信號的時域波形及 FFT Magnitude 波形； 利用 TMS320F2812 的 ADC 片內(nèi)外設的外圍電路實時采集的混頻信號數(shù)據(jù)，使用 1 個 51 階的 FIR 低通濾波器，在 CCS 中設計 FIR 濾波器程序?qū)崿F(xiàn)濾波，觀 察相關(guān)波形及濾波效果，通過 SCI 接口將數(shù)據(jù)傳送到計算機上； 四、總體設計 利用 Matlab軟件的 FDATool工具設計 FIR濾波器 有限沖擊響應數(shù)字濾波器的基礎(chǔ)理論 濾波器就是在時間域或頻域內(nèi)，對已知激勵產(chǎn)生規(guī)定響應的網(wǎng)絡，使其能夠從信號中提取有用的信號，抑制并衰減不需要的信號。濾波器的設計實質(zhì)上就是對提出的要求給出相應的性能指標，再通過計算，使物理可實現(xiàn)的實際濾波器頻率響應特性逼近給出的頻率響應特性。 FIR 數(shù)字濾波器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： ?????? 10 )()()(H (z ) NnnznbzX zY （ 1） 由此得到系統(tǒng)的差分方程： ))1(()1()1()1()()0()( ???????????????? NnxNbnxbnxbny （ 2） 若 FIR 數(shù)字濾波器的單位沖激響應序列為 h(n)，它就是濾波器系數(shù)向量 b(n)。傳統(tǒng)的濾波器分析與設計均使用繁瑣的公式計算，改變參數(shù)后需要重新運算，從而在分析與設計濾波器尤其是高階濾波器時工作量特別大。這里應用 MATLAB 設計 FIR 濾波器，根據(jù)給定的性能指標設計一個 H(z)，使其逼近這一指標，進而計算并確定濾波器的系數(shù) b(n)，再將所設計濾波器的幅頻響應、相頻 響應曲線作為輸出，與設計要求進行比較，對設計的濾波器進行優(yōu)化。設計完成之后將得到 FIR 濾波器的單位沖激響應序列 h(n)的
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