【正文】 學生姓名： 學 號： 班 級 : 電子 0601 班 專 業(yè)： 電子信息工程 所在院 (系 ): 電氣學院 指導教師： 起止日期： 1 月 4 日 － 1 月 14 日 2020 年 1 月 基于 FIR的語音信號濾波 第 2 頁 共 34 頁 基于 FIR 的語音信號濾波 摘要 DSP( Digital Signal Processing) 也就是我們常說的數(shù)字信號處理 , 它是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O備 , 以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理 , 以得到符合人們需要的信號形式。 七是自動控制 ,如引擎控制、聲控、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制等 。與 IIR 濾波器相比， FIR濾波器只有零點 ，除原點外．在 z 平面上沒有極點，因此總是穩(wěn)定的和可實現(xiàn)的；更重要的是， FIR 濾波器在滿足一定的對稱條件下，可以獲得嚴格的線性相位特性，這一點是 IIR 濾波器難以實現(xiàn)的。設計步驟包括： DSP 與 TLC320AD50 接口電路的原理圖繪制； DSP 控制 TLC320AD50 的程序編寫與調(diào)試； TLC320AD50 模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，采集聲音信號，查看并記錄信號頻譜； 基于 FIR 的語音信號濾波 第 5 頁 共 34 頁 使用 Matlab 對 FIR 濾波器的設計； 編寫 FIR 濾波處理的 DSP 程序，查看并記錄處理后的信號頻譜； 用 TLC320AD50 實現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，回放處理后的聲音； 按要求編寫課程設計 報告書，正確 、完整的 闡述設計和實驗結(jié)果。對于一個 N 階的線性相位 FIR 濾波器，群延遲為常數(shù)，即濾波后的信號簡單地延遲常數(shù)個時間步長。即我們可采用矩形窗函數(shù) w(n)將無限 基于 FIR 的語音信號濾波 第 8 頁 共 34 頁 脈沖響應 ??nhd 截取一段 h(n)來 近似為 ??nhd ，這種截取在數(shù)學上表示為： h(n)= ??nhd w(n) (27) 這里應該強調(diào)的是，加窗函數(shù)不是可有可無的，而是將設計變?yōu)槲锢砜蓪崿F(xiàn)所必須的。 （ 2）過渡帶兩側(cè)形成肩峰和波紋，這是矩形窗函數(shù)頻率響應的旁瓣引起的，旁瓣相對值越大，旁瓣越多，波紋越多。從能量的角度來看，頻譜泄漏也是能量的泄漏，因為加窗后使原來信號集中的窄頻帶內(nèi)的能量分散到無限的頻帶寬度范圍內(nèi)。 TMS320VC5402 是定點的數(shù)字信號處理器。② 17X17 位并行乘法器，與 40 位專用加法器相連 ，用于非流水線式單周期乘法 /累加 (MAC)運算 :③比較、選擇和存儲單元 (CSSU)，用于加法 /比較選擇。因此編程時不能隨便向這個區(qū)域存儲數(shù)據(jù)，除非根 據(jù)需要來改變相應寄存器的值，否則會導致程序運行結(jié)果錯誤。 對于帶通 , 帶阻 濾波器，wn=[w1,w2](w1w2)；對于多帶濾波器，如 wn=[w1， w2， w3,w4],頻率分段為：0ww1， w1ww2， w2ww3， w3ww4。DC039。注意這里的濾波器的最小階數(shù)比窗函數(shù)的長度少 1。如果工作在 16 位傳輸模式，則必須由 FC 產(chǎn)生二次通信請求。 3. 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，用到 fread 和 fwrite 函數(shù) 。主循環(huán)在檢測到該標志后，調(diào)用 FIR 濾波程序，完成對輸入數(shù)據(jù)的處理。 s = sin(2*pi*t*5)+sin(2*pi*t*15)+sin(2*pi*t*30)。 基于 FIR 的語音信號濾波 第 18 頁 共 34 頁 4 程序編寫及調(diào)試結(jié)果 程序 BSP .set 0。 //發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 2 映射地址 。先打開項目，然后編譯、加載實驗程序，然后點擊菜單 debug— Go main就進入 預先編譯的 實驗程序 然后打開波形觀察窗口，路徑是 View— Graph— Time/Frequence，將出現(xiàn)如下圖 所示的圖形屬性框，在 Display Type 一欄中選擇 Dual Time 項 。 它要求的數(shù)學知識多 ,包括高等代數(shù)、數(shù)值分析、概率統(tǒng)計、隨機過程等。因為每一個步驟每一個環(huán)節(jié)都需要我準確無誤地使用學過的知識進行設計，而這恰恰是被自己曾經(jīng)忽視的。其中有分為了好幾種濾波器。如果有了大家共同的盲點，那就需要老師的指導，這其中多虧了老師悉心的指導，我才能順利的完成任務。 基于 FIR 的語音信號濾波 第 28 頁 共 34 頁 參考文獻 [1] 鄒彥 . DSP 原理及應用 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020,1。 //定義子塊數(shù)據(jù)寄存器映射位置 DRR10 .set 021h。 請看 ST1 寄存器 st 7FFFh,SWWSR //設置等待寄存器全都設置為 7 等待 st 0E8h,PMST //設置處理器工作方式狀態(tài)寄存器 st 1007h,CLKMD //設置時鐘方式寄存器，工作頻率為 20M（工作頻率取決于（高四位 +1*10M? stm 1000h,AR1 stm 1000h,AR2 //初始化 DSP McBsp 串口 mcbsp_init rsbx CPL //選用數(shù)據(jù)頁指針（ DP）直接尋址方式 nop //cpl latency nop //cpl latency 基于 FIR 的語音信號濾波 第 33 頁 共 34 頁 nop //cpl latency WR_SUB_REG 0000H,SPCR1 //初始化串行口配置寄存器 1 WR_SUB_REG 0200H,SPCR2 //初始化串行口配置寄存器 2 WR_SUB_REG 000CH,PCR //初始化引腳控制寄存器 WR_SUB_REG 0000H,SPCR1 //初始化串行口配置寄存器 1 WR_SUB_REG 0000H,SPCR2 //初始化串行口配置寄存器 2 WR_SUB_REG 0040H,RCR1 //接收控制寄存器 1 設置為 16 位 WR_SUB_REG 0004H,RCR2 //接收控制寄存器 2 Ignore FS after the first WR_SUB_REG 0040H,XCR1 //發(fā)送控制寄存器 1 16 BITs WR_SUB_REG 0004H,XCR2 //發(fā)送控制寄存器 2 Ignore FS after the first wait andm 0ff3fh, 54h 。 //發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 2 映射地址 。 [5] 清源科技 .TMS320C54x 硬件開發(fā)教程 [M].機械工業(yè)出版社 ,2020, 基于 FIR 的語音信號濾波 第 29 頁 共 34 頁 附錄 BSP .set 0。也同時恰逢數(shù)字信號處理這門課的復習準備期間，所以在時間的合理分配與利用上也需要自己開動腦筋。所以這就需要自己完完全全明白任務書的要求，發(fā)揮自己所有的能力自主創(chuàng)新，不能拘泥常規(guī)。開始了重新翻閱書籍的過程，重點回顧和重新學習了離散信號的時域和頻譜分析，其中濾波器的設計真是讓我頭痛。一切理論最終都要服務于實踐。 圖 語音 數(shù)據(jù)波形 之后再運行已編寫的程序，就可觀察到輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過 FIR濾波后的效果，如圖 ， 至此就可觀察信號經(jīng)過 FIR濾波后的信號的改變 . 圖 FIR 濾波后的輸出波形數(shù)據(jù) 基于 FIR 的語音信號濾波 第 26 頁 共 34 頁 通過硬件測試證明 , 當未進行 FIR濾波時 , 聲音中含有的高頻雜音將明顯地影響聽覺效果。請看 ST1 寄存器 st 7FFFh,SWWSR //設置等待寄存器全 都設置為 7 等待 st 0E8h,PMST //設置處理器工作方式狀態(tài)寄存器 st 1007h,CLKMD //設置時鐘方式寄存器，工作頻率為 20M（工作頻率取決于（高四位 +1*10M? 基于 FIR 的語音信號濾波 第 22 頁 共 34 頁 stm 1000h,AR1 stm 1000h,AR2 //初始化 DSP McBsp 串口 mcbsp_init rsbx CPL //選用數(shù)據(jù)頁指針（ DP）直接尋址方式 nop //cpl latency nop //cpl latency nop //cpl latency WR_SUB_REG 0000H,SPCR1 //初始化串行口配置寄存器 1 WR_SUB_REG 0200H,SPCR2 //初始化串行口配置寄存器 2 WR_SUB_REG 000CH,PCR //初始化引腳控制寄存器 WR_SUB_REG 0000H,SPCR1 //初始化串行口配置寄存器 1 WR_SUB_REG 0000H,SPCR2 //初始化串行口配置寄存器 2 WR_SUB_REG 0040H,RCR1 //接收控制寄存器 1 設置為 16 位 WR_SUB_REG 0004H,RCR2 //接收控制寄存器 2 Ignore FS after the first WR_SUB_REG 0040H,XCR1 //發(fā)送控制寄存器 1 16 BITs WR_SUB_REG 0004H,XCR2 //發(fā)送控制寄存器 2 Ignore FS after the first wait andm 0ff3fh, 54h 。 //定義子塊數(shù)據(jù)寄存器映射位置 DRR10 .set 021h。用 MATLAB語言可方便、快捷地設計具有線性相位的 FIR 濾波器，而且對于參數(shù)的修改也十分方便。 //將模擬濾波器的技術(shù)指標轉(zhuǎn)換為數(shù) 字濾波器的技術(shù)指標 window=kaiser(n+1,beta)。 通過 DSP 的串口 0 輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 由于通信數(shù)據(jù)長度為 16 位，初始化時應通過 RCR1 和 XCR1 設置 McBSP 的傳輸數(shù)據(jù)長度為 16。 通信協(xié)議 TLC320AD50C