基于dsp的fir濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)(參考版)
2025-06-23 12:31本頁面
【正文】 這種算法由于是在一致意義上對作最佳逼近，因而獲得了較好的通帶和阻帶性能，并能準確地指定通帶和阻帶的邊緣。切比雪夫逼近理論解決了p(x)的存在性、唯一性和如何構(gòu)造等問題。 Chebyshev逼近法窗函數(shù)法和頻率采樣法設(shè)計出的濾波器的頻率特性都是在不同意義上對所給理想頻率特性的逼近。頻率抽樣法的優(yōu)點是可以直接在頻域設(shè)計，適于利用最優(yōu)化方法，而且這種方法特別適用于窄帶選頻濾波器， 但頻率抽樣法的抽樣頻率只能是2π/ N 的整數(shù)倍或2π/ N 的整數(shù)倍加上π/ N不能保證截止頻率ωc的準確取值，要實現(xiàn)精確的ωc就必須取N大，相應(yīng)的計算量也大?！? ()然后以此作為FIR濾波器的頻率響應(yīng)抽樣值H(k)，再根據(jù)DFT（離散付氏變換）定義由頻域這N個抽樣值來唯一確定一個有限長序列h(n)，同樣也可以算出FIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)及頻率響應(yīng)，可以推出頻率響應(yīng)是頻率抽樣值H(k)與線性相位因子及如下內(nèi)插函數(shù)S(ω, k) 的線性組合?！☆l率抽樣法 窗函數(shù)法是從時域出發(fā)，用窗函數(shù)截取理想的得到h(n)，以此有限長的h(n)近似，這樣得到的頻率響應(yīng)逼近于理想的頻響。窗函數(shù)設(shè)計方法的基本步驟是：(1) 把展成FS，得；(2) 對自然截短到所需的長度，如2M+1；(3) 將截短后的右移M個采樣間隔，得h(n)；(4) 將h(n)乘以合適的窗口，即得所要濾波器的沖擊響應(yīng)，窗函數(shù)以n=M對稱。這就好像通過一個窗口觀看到的一段，因此h(n)就表示成和一個窗口函數(shù)的乘積，這樣對h(n)的求解就變?yōu)閔(n)＝*，這里的就稱為窗口函數(shù), 既然一個頻域上的標準的矩形窗口對應(yīng)于時域是一個無限長的序列, 那么在時域上截取一段勢必造成頻域的矩形窗口的失真。設(shè)有一個截止頻率為的理想線性相位低通，延時為τ，其頻率特性是： ()得到：＝ ()這是一個以ｎ＝τ為中心偶對稱的無限長非因果序列，要想用一個有限長的因果序列去逼近它，最簡單的方法是截取ｎ從0到N1的一段來表示它，即 h(n)= ；其他N：h(n)=0。理想的數(shù)字濾波器頻率特性是無法實現(xiàn)的， FIR的設(shè)計就是要尋找一個可以得到的頻率特性=來逼近，這相當(dāng)于用一個可實現(xiàn)的單位脈沖響應(yīng) h(n)去逼近一個理想單位脈沖響應(yīng)。下面我們來簡單介紹一下這三種設(shè)計方法。通常FIR濾波器的設(shè)計方法主要有三種：窗函數(shù)法、頻率抽樣法和切比雪夫等波紋逼近法。這里所說的要求，除了通帶頻率、阻帶頻率及兩個帶上的最大和最小衰減和外，很重要的一條是保證H(z)具有線性相位。另外，若對 h(n)提出一些約束條件，那么可以很容易地使 H(z)具有線性相位，這在信號處理的很多領(lǐng)域是非常重要的。N階濾波器通常采用N個延遲單元、N個加法器與N+1個乘法器，取圖31 中(a)、(b)兩種結(jié)構(gòu)。一個線性位移不變系統(tǒng)的輸出序列y(n)和輸入x(n)之間的關(guān)系，應(yīng)滿足常系數(shù)線性差分方程， ()其中，x(n)為輸入序列，y(n)為輸出序列，為濾波器系數(shù)，N是濾波器的階數(shù)。在這方面 FIR濾波器具有獨到的優(yōu)點，它可以在幅度特性隨意設(shè)計的同時，保證精確、嚴格的線性相位，因此這類濾波器應(yīng)用很廣泛。另外，即使加上全通均衡器，對于因果的IIR濾波器，仍將得不到線性的相位。它的相位特性f(w) = argH()是使頻率產(chǎn)生嚴重的非線性的原因，這種‘與’的非線性關(guān)系，使數(shù)字濾波器與模擬濾波器在響應(yīng)與頻率的對應(yīng)關(guān)系上發(fā)生了畸變。所以，前兩種濾波器還是現(xiàn)在濾波器設(shè)計的主要方面，例如在線譜分析、基音檢測、線性預(yù)測編碼等方面都有著廣泛的應(yīng)用。可以用兩種方法來實現(xiàn)數(shù)字濾波器：—種方法是采用通用計算機，利用計算機的存儲器、運算器和控制器把濾波器所要完成的運算編成程序通過計算機來執(zhí)行，也就是采用計算機軟件來實現(xiàn)；另一種方法是設(shè)計專用的數(shù)字硬件（通常稱之為數(shù)字信號處理器）。還可以選擇用何種類型的存儲器空間裝載，通過觀察存儲空間以使用的狀況自行分配空間，所以十分靈活，并且不會出現(xiàn)空間重疊的現(xiàn)象，避免了程序跑飛。對于一個新生成的工程組rcp文件的生成方法是：選擇CCS菜單上的Tools項，選擇linker configuration項，將分配方式改為use the visual linker之后直接編譯，編譯信息提示窗口中會顯示出錯信息，提示找不到rcp文件，雙擊提示CCS會自動彈出rcp生成向?qū)?，按照要求選擇rcp模板，就會生成這個工程對應(yīng)的rcp文件，雙擊生成的rcp文件，通過visual linker連接器可以打開這個文件。但它對于初學(xué)者來說，要求對C5410的內(nèi)存空間的分配有較清楚的認識，否則容易將數(shù)據(jù)分配到不該分配的地方，引起程序運行的沖突，甚至程序跑飛。因為，即使 DSP 的存儲空間比較大，速度也十分快，但是如果內(nèi)存空間分配不當(dāng)?shù)脑?，還是會出現(xiàn)空間不夠行速度下降，甚至程序跑飛的情況，這樣會時程序調(diào)試起來十分麻煩。圖 就是基本編輯界面。 CCS集成開發(fā)環(huán)境 調(diào)試DSP目標程序，它主要由幾個主要的窗口組成：工程組顯示窗口、程序內(nèi)容顯示窗口、編輯信息提示窗口和主要工具欄。CCS 包括：CCS代碼生成工具CCS集成開發(fā)環(huán)境IDEDSP/BIOS插件程序和API RTDX插件，主
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