【正文】 . . 基于 DSP 的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 摘要 當(dāng)前我們正處于數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注，其理論及算法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音圖象處理、數(shù)字通信、譜分析、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中最重要的組成部分之一，幾乎出現(xiàn)在所有的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中。數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理的功能，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組（由模擬信號(hào)取樣和量化的）數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過(guò)變換的另一組數(shù)字量。相對(duì)于模擬濾波器，數(shù)字濾波器沒(méi)有 漂移，能夠處理低頻信號(hào)，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以達(dá)到很高，容易集成等，這些優(yōu)勢(shì)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。同時(shí) DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）的出現(xiàn)和 FPGA 的迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇。 本課題主要應(yīng)用 MATLAB 軟件設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器，并對(duì)所設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行仿真；應(yīng)用 DSP 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境一 CCS 調(diào)試匯編程序，用 TMS320LF2407A 來(lái)實(shí)現(xiàn) IIR 數(shù)字濾波。具體工作包括：對(duì) IIR 數(shù)字濾波器的基本理論進(jìn)行了分析和探討；采用 MATLAB 軟件來(lái)比較各濾波器的幅頻響應(yīng)曲線，從而選擇最合適的濾波器類型；計(jì)算數(shù)字濾波器的系數(shù)，研究算法的可行性，對(duì) IIR 低通數(shù)字濾波器進(jìn)行前期的設(shè)計(jì)和仿真；系統(tǒng)介紹了 TI 公司TMS320LF2407A 數(shù)字信號(hào)處理器的硬件結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和 DSP 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 CCS；將在 MATLAB 上可行的算法移植到 CCS 調(diào)試匯編程序上，結(jié)合 AD 轉(zhuǎn)換程序和 DA 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)整體算法；最后用 TMS320LF2407A 來(lái)實(shí)現(xiàn) IIR 數(shù)字濾波。經(jīng)過(guò) TMS320LF2407A處理后的結(jié)果和 MATLAB 上仿真的結(jié)果相近，說(shuō)明這次設(shè)計(jì)還是很成功的。 關(guān)鍵字 ：數(shù)字濾波器； IIR； MATLAB； CCS； TMS320LF2407A . . DSPbased IIR digital filter design Abstract Nowadays we are in the digital time,the technology of digital signal process are got extensive attention by with the development of technology of puter and microelectronics,the theory and arithmetic of digital signal process development quickly,Digital filters are extensively used in audio and video process, digital munications,frequency analyse,autocontrol and so filter is one of the most important part of digital signal Process,almost appeared in all digital signal process filter is a discrete LIT system can acplish the signal filter using finite precision arithmetic,with a group of digital signal input (which sampled and measure with analog signals) and another group of changed digital signal filter is one of the important contents of digital signal Process. Relative to analog filter,the digital filter without excursion,be able to process lower frequency signal,the characteristic of frequency response close to ideal value,With high Precision,and easy to advantages decide the application of digital filter bee more and more the developing of DSP(digital signal processor) and FPGA,provide more choice for digital filter. This project mainly applies the MATLAB software to design IIR digital filter。 imitates the designed filter。applies DSP integrated developing surroundings 一 CCS to debug assembler。uses TMS320LF2407A to realize IIR digital specific works include:analyzing and discussing basic theories of IIR digital filter。using MATLAB software to pare the amplitudefrequency response curve of filter to choose the most suitable type of filter。calculating the coefficient of digital filter。studying the feasibility of the way of calculation。designing and imitating the earlier stage of IIR digital filter。introducing in a systematic way the hardware structure and characteristics of TI Company’s TMS320LF2407A series of signal processor,and the integrated developing surroundings CCS of DSP。put the viable MATLAB algorithm transplanted into the CCS to debug assembler,bined AD and DA conversion program to design global algorithm。finally using TMS320LF2407A to achieve with IIR digital results that after TMS320LF2407A deal with is the same as the results of the MATLAB emulation,this indicates that the design is still very successful Key word:digital filter。IIR。MATLAB。CCS。TMS320LF2407A . . 目錄 1 緒論 ......................................................... 1 課題意義 ................................................ 1 IIR 數(shù)字濾波器的發(fā)展及前景 ............................... 2 主要研究?jī)?nèi)容 ............................................ 3 章節(jié)安排 ................................................ 3 2 數(shù)字濾波器的基本理論 ......................................... 5 數(shù)字濾波器概念 .......................................... 5 數(shù)字濾波器的類型 ........................................ 5 濾波器的設(shè)計(jì)步驟 ........................................ 6 脈沖響應(yīng)不變法 .......................................... 6 雙線性變換法 ............................................ 7 濾波器的特性及使用函數(shù) .................................. 8 本章小結(jié) ............................................... 10 3 MATLAB 上的 IIR 濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 ............................ 11 選擇合適的模擬濾波器原型 ............................... 11 使用 MATLAB 計(jì)算數(shù)字濾波器系數(shù) .......................... 14 IIR 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ........................................... 14 設(shè)計(jì)算法并在 MATLAB 上仿真 .............................. 16 本章小結(jié) ............................................... 17 4 DSP 芯片概述 ................................................. 19 DSP 芯片定義 ........................................... 19 . . DSP 芯片主要特點(diǎn) ....................................... 19 DSP 芯片的優(yōu)缺點(diǎn) ....................................... 19 DSP 芯片的分類 ......................................... 19 DSP 芯片性能 ........................................... 20 DSP 芯片的應(yīng)用 ......................................... 20 DSP 系統(tǒng)構(gòu)成 ........................................... 21 本章小結(jié) ............................................... 21 5 在 DSP 上的實(shí)現(xiàn) ............................................... 22 CCS 軟件簡(jiǎn)介 ........................................... 22 CCS 集成環(huán)境和主要菜單 .................................. 22 在 DSP 上編程實(shí)現(xiàn) ....................................... 23 本章小結(jié) ............................................... 27 總結(jié) .......................................................... 28 致謝 .......................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................... 30 附錄 1英文翻譯原文部分 ......................................... 31 附錄 2英文翻譯譯文部分 ......................................... 43 附錄 3算法 C 語(yǔ)言源程序 ......................................... 55 . . 1 緒論 隨著信息時(shí)代和數(shù)字世界的到來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理已成為當(dāng)今一門極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。目前數(shù)字信號(hào)處理在通信、語(yǔ)音、圖像、自動(dòng)控 制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字信號(hào)處理中起著重要的作用并已獲得廣泛應(yīng)用的是數(shù)字濾波器（ DF， Digital Filter）。 凡是有能力進(jìn)行信號(hào)處理的裝置都可以稱為濾波器。在近代電信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，濾波器應(yīng)用極為廣泛；在所有的電子部件中，使用最多，技術(shù)最為復(fù)雜的要算濾波器了。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對(duì)濾波器的研究和生產(chǎn)歷來(lái)為各國(guó)所重視。