【正文】 旁瓣幅度，尤其是第一旁瓣幅度。 和矩形窗相比，改進(jìn)的窗函數(shù)的頻譜的主瓣更寬，濾波器幅頻響應(yīng)函數(shù)的過渡帶加寬。 理想的情況是 )( ?? je 主瓣的寬度窄 ,旁瓣的幅度小。通常，首先采用理想的數(shù)字濾波器模型，然后利用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)際濾波器模型來逼近給定的目標(biāo)。用 FDATool設(shè)計(jì)法是其界面的上半部分為特性區(qū)，用來顯示濾波器的各種特性；下半部分為參數(shù)設(shè)定區(qū)，用來設(shè)定濾波器的各種參數(shù)，包括濾波器的類型、設(shè)計(jì)方法、階數(shù)、頻率設(shè)定等。 (1)窗函數(shù)設(shè)計(jì)法 窗函數(shù)法的設(shè)計(jì)核心是從給定的頻率特性，通過加窗確定有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)序列 ??nh ，根據(jù)給定的濾波器技術(shù)指標(biāo)，選擇濾波器長(zhǎng)度 N和窗函類型，使其具有最窄寬度的主瓣和最小的旁瓣。為了使濾波器滿足線性相位條件，要求其單位脈沖響應(yīng) h (n )為實(shí)序列，且滿足偶對(duì)稱或奇對(duì)稱的條件 ，即：h (n )＝ h (N 1n )或 h (n )=(N 1n )。在橫截型結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是先延時(shí)，后相加，而在轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是先相加，再延時(shí)。一般而言， FIR 濾波器的相位和和群延時(shí)特性由于 IIR 濾波器。由此可知， FIR濾波器應(yīng)用比較廣，而 IIR濾波器則用在相位要求不是很嚴(yán)格的場(chǎng)合 [9]。 從數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)來看，分為兩大類：有限沖擊響應(yīng) (FIR)濾波器和無限沖擊響應(yīng) (IIR)濾波器。如，采用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有硬件乘法器、累加器，使用流水線結(jié)構(gòu)，具有良好的并行特性，并有專門設(shè)計(jì)的適用于數(shù)字信號(hào)處理的指令系統(tǒng)等。軟件可以是自己編寫的，也可以使用現(xiàn) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 共 33 頁 成的軟件包，這種方法的缺點(diǎn)是速度太慢，不能用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)，只能用于教學(xué)和算法的仿真研究。因而在數(shù)字通信、語音圖像處理、譜分析 、模式識(shí)別、自動(dòng)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從下面的生產(chǎn)應(yīng)用比例可以看出我國各類濾波器的應(yīng)用情況： LC濾波器占 500/0；晶體濾波器占 20％；機(jī)械濾波器占 15％；陶瓷和聲表面濾波器各占 1％：其余各類濾波器共占 13％。導(dǎo)致 RC有源濾波器、數(shù)字濾波器、開關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展， 到 70年代后期，上述幾種濾波器的單片集成己被研制出來并得到應(yīng)用。 有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng) FIR數(shù)字濾波器，與傳統(tǒng)的通過硬件電路實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器相比有以下幾大優(yōu)點(diǎn)： (1)簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)，提高了硬件電路的集成度和可靠性。在許多應(yīng)用中都希望根據(jù)期望的指標(biāo)把一個(gè)信號(hào)的頻譜加以修改、整形或運(yùn)算。 DSP芯片的應(yīng)用越來越廣泛。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 共 33 頁 1 引言 在數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用中，數(shù)字濾波器很重要而且得到了廣泛的應(yīng)用。 TMS320F2812 系列 DSP 芯片介紹 .............. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 數(shù)字濾波器介紹 ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 作 者 : 王敏 學(xué) 號(hào)： 080404112 系 ： 電子工程與光電技術(shù)系 專 業(yè) : 通信工程 題 目 : 基于 TMS320F2812的 FIR低通濾波器的 設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 評(píng)閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 2021 年 5 月 馬逸新 講師 南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語 學(xué)生姓名： 王敏 班級(jí)、學(xué)號(hào) ： 通信一班 080404112 題 目 ： 基于 TMS320F2812 的 FIR 低通濾波器的設(shè)計(jì) 綜合成績(jī)： 指導(dǎo)者評(píng)語： 指導(dǎo)者 (簽字 )： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語 評(píng)閱者評(píng)語： 評(píng)閱者 (簽字 )： 年 月 日 答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人 (簽字 )： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 本文簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字濾波器，重點(diǎn)討論了 FIR數(shù)字濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)步驟，闡述了窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR數(shù)字濾波器的思路。 課題研究的現(xiàn)狀 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基于 TMS320F2812 的 FIR 數(shù)字濾波器的 DSP 實(shí)現(xiàn) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參 考 文 獻(xiàn) ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。因此，全球 DSP市場(chǎng)的前景非常廣闊， DSP產(chǎn)業(yè)成為 21 世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿?朝陽產(chǎn)業(yè) 。幾乎每一科學(xué)和工程領(lǐng)域例如聲學(xué)、物理學(xué)、通信、數(shù)據(jù)通信、控制系統(tǒng)和雷達(dá)都涉及信號(hào)。由于 DSP控制器具有許多獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，例如采用多組總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并行處理，獨(dú)立的累加器和乘法器以及豐富的尋址方式，采 用 DSP控制器就可以提高數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的能力，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)做到實(shí)時(shí)處理 [4]。自 60年代起由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價(jià)廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為 70年代以后的主攻方向。從整體而言，我國有源濾波器發(fā)展比無源濾波器緩慢，尚未大 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 共 33 頁 量生產(chǎn)和應(yīng)用。 2 數(shù)字濾波器介紹 數(shù)字濾波是提取有用信息非常重要、非常靈活的方法，是現(xiàn)代信號(hào)處理的重要內(nèi)容。 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法 (1)在通用的微型計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。與單片 機(jī)相比， DSP有著更適合于數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)。用數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)濾波器的功能越來越受到人們的注意和廣泛的應(yīng)用。 FIR濾波器沒有現(xiàn)成的計(jì)算公式，必須要用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來計(jì)算。此外，對(duì)于 FIR 濾波器而言，沒有與之相對(duì)應(yīng)的模擬濾波器，因此計(jì)算和優(yōu)化 FIR 濾波器，都需要計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行大量的運(yùn)算。 圖 FIR濾波器的橫截型結(jié)構(gòu) 圖 FIR 濾波器的轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)。 在數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用中往往需要設(shè)計(jì)線性相位的濾波器， FIR 濾波器在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時(shí)，很容易做到嚴(yán)格的線性相位特性。 在設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器時(shí)，通常采用 MATLAB來進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和仿真，用 MATLAB設(shè)計(jì) FIR數(shù)字濾波器的方法 有很多種可以分為窗函數(shù)編程、最優(yōu)化設(shè)計(jì)法及濾波器設(shè)計(jì)與分析工具 FDATool設(shè)計(jì)法 。 FDATool界面為濾波器設(shè)計(jì)提供了一個(gè)交互式的設(shè)計(jì)環(huán)境， 用戶可以根據(jù)對(duì)幅值和零極點(diǎn)圖的設(shè)置，設(shè)計(jì)幾乎所有基本的常規(guī)濾波器。 (2)逼近 技術(shù)指標(biāo)確定后，就可以建立一個(gè)目標(biāo)的數(shù)字濾波器模型。 )( ?? je 旁 瓣 的 幅 度 大 小 。隨著 N 值增加 ,過渡帶變窄 ,波動(dòng)頻率隨著增加 ,雖然總的幅度有所減少 ,但截止頻率附近的肩峰并不減少 ,而只是隨著 N 值的增加 ,肩峰被抑制在愈來愈小的范圍內(nèi) ,使肩峰寬度變窄。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 33 頁 常用的窗函數(shù)有 :矩形窗、三角形窗、漢寧窗、海明窗、布萊克曼窗等。 一般在設(shè)計(jì)凱澤窗時(shí)，則零階變形貝塞爾函數(shù)可采用無窮級(jí)數(shù)來表達(dá) ?? ???? ???????????????12020 )2(!11)2(!1)( k kk k xkxkxI () 這個(gè)無窮級(jí)數(shù)可用有限項(xiàng)級(jí)數(shù)去近似，項(xiàng)數(shù)多少有要求的精度來確定。 MATLAB 提供了一個(gè)人機(jī)交互的數(shù)學(xué)系統(tǒng)環(huán)境，該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矩陣，在生成矩陳對(duì)象時(shí)，不要求作明確的維數(shù)說明。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模編程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。 本課題中窗函數(shù)法設(shè)計(jì)步驟： (1) 首先是給定所要求的頻率響應(yīng)函數(shù) )( ?jd eH ； (2) 其次，求單位沖激響應(yīng) ?? ???? deeHnh njjdd )(21)( ???； （ ） (3) 再次，有過渡帶寬及阻帶最小衰減的要求，查表選定窗函數(shù)及 N 的大小，一般 N的大小要通過幾次試探而后確定； (4) 求得所設(shè)計(jì)的 FIR 濾波器的單位沖激響應(yīng)； )()()( nhnnh d?? ， n=0， 1，? ,N 1； （ ） (5) 求 ????? 10 )()(Nnnjj enheH ?? ，檢驗(yàn)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如不滿足則需要重新設(shè)計(jì)。 ws=*pi。 輸出的濾波器系數(shù)為： BB =Columns 1 through 7 2 7 12 11 4 37 85 Columns 8 through 14 134 161 144 65 79 267 455 Columns 15 through 21 583 588 423 74 421 974 1450 Columns 22 through 28 1692 1551 923 226 1837 3759 5765 Columns 29 through 35 7594 8986 9738 9738 8986 7594 5765 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 33 頁 Columns 36 through 42 3759 1837 226 923 1551 1692 1450 Columns 43 through 49 974 421 74 423 588 583 455 Columns 50 through 56 267 79 65 144 161 134 85 Columns 57 through 62 37 4 11 12 7 2 3 DSP 芯片簡(jiǎn)介 DSP 介紹 DSP 有兩種解釋：一種是 Digital Signal Processing,指的是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)；一種是 Digetal Signal Processor,指的是數(shù)字信號(hào)處理器。 (3)用通用的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 DSP 應(yīng)用系統(tǒng)與其他的現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)備相互兼容他們 之間接口要比模擬系統(tǒng)容易的多。模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化的影響很大，而數(shù)字 系統(tǒng)基本不受影響，因此，其便于測(cè)試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 由 DSP所構(gòu)成的基本數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)如下圖 ： 圖 DSP構(gòu)成基本的數(shù)字信號(hào)處理 輸入一定幅值的模擬信號(hào)經(jīng)初步頻率濾除、離散化后送至 DSP，處理器按一定算法進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出。 DSP中的專用硬件乘法器和特殊指令的采用 , 使得在一個(gè)處理器時(shí)鐘周期里可以得到兩個(gè)數(shù)據(jù) ( 操作數(shù) ) 相乘的結(jié)果。 F2812的 CPU并不包含任何存儲(chǔ)器，但是可以通過多總線訪問芯片內(nèi)部或外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器。 (3)模擬輸入電壓范圍： 0— 3V。 (10)靈活的中斷控制，允許中斷請(qǐng)求出現(xiàn)在每一個(gè)序列結(jié)束，或其他每一個(gè)系列結(jié)束。所以有時(shí)也將用于 C3X 開發(fā)的集成開發(fā)環(huán)境稱為 CC（ Code Composer） ,以示區(qū)別 [14]。 for(j=0。 }} 在 CCS集成開發(fā)環(huán)境下新建 FIR 濾波器工程 打開 CCS，進(jìn)入 CCS 的環(huán)境操作；將