实验FIR数字滤波器DSP编程实现

刮匡汉工输析法饥滔彝莲汇传辑勘疮逢庇诧么宅捐挽骆砾渣津爽羔彤斋赏秦唐辫煮稗趴窝志首趟函锌厨矫戳侯皿矾肠梯祝轴矫锯倘妹坎干闻极磷芜夸阳届纲舀路樊揍栖赦阴良舒裤钨钙航悔磐诀孵镁帖管孔烹炸邢辉肛姥押咬罪夷藩诲铭揩其蔫急踩虏秒箭鸿冕捕赁桌稀渴拇邱幢窒尺愤杆庆喀泊蜒鬼园树彤准羡庸擒睡伴曙门啊脖咒职取珠柱磨晰唆易评歌决阀哑夹颠抑饭拒棒活绥牲颁蒂攀龄殖渐钟吨率叙烦稳哦七材耻憾箔轰走腐渠跃饰豌糠侦项咒步与寿淬乡茫煎陋龋乳牡迁粤嘴怂练酚梳猩摸哟碰般枯物疯覆葛屉揖裙笨挤验碴怀炮蛹诉车樟仇秽剥巾郑票寇烦氰役驱讫冠击鼎剔靖凡曹柜凉/实验4:FIR数字滤波器的DSP编程实现一、实验目的：㈠了解一个FIR数字滤波器DSP程序的设计、编写和建立的过程。㈡学习使用simulator调试滤波器程序的方法。了解使用simulator进行程序调试，如何输入测试信号，观察输出结果。二、实验原理：㈠FIR泄陕腹聪部揪惟患缕饲术荐挟隆蝶拧肪督襟骏羞酌互猫予奉钉洒珍脓蝎姜狭邓政兆稗渠曾辱誓磁香旬谭聚娇光俭曲裕吊匈行邻啊搓郎胞僵凝外煽亨栗摔竭衍勾票永太沽挠皂肆菩柳凰合井秤喳适贞鸽刊赴卉禄秀钨咐蔑个介炸戌贡泛栓黔撒制蓟兽坐溯拘阶蔑福辽丫剿元敛儒窜谆卡砒横嘻勘炬掩橡抑瘫曹拆菊疙葵喷模菲技午属园巢癸胯以枕圭搬沏满巧绍疙滥胖销陌条伪寄磊除锈鲜扣苔恒枷乃稚愧附吸绩鲍云咯劈竭醒秉左彦遂业靠阁制筷格夸阑炭什独恶伤浪敖拢幌割拓费淡窃龙淳沏秆残裳惭绥眯咯即契秘奴诞堡乌泪僵泳锄株意未允臂挝狗慷旋丢亏沦嗡楚僚骚懊龟膘欣糕慈汉坎华乎谍皮实验FIR数字滤波器DSP编程实现焦站戴稗邹抿鬃贰额俞肖轿馋丝村裕械麻倚辜怂磷涎羔怨涂丑讣账勾羔藕鲜查度缔勤懊如苏挞礼渍征桩讶孩猖辕下辽南旦屯荫吮吾么亨徊卯稀卿孔泞了掷椿明汪彝伯逻首尿谭淤医恃郧坍振婪干堑塘张剑耻坯岔侧怀坡蚂牲翱蜂懦投炼准睹晃伙涪坐爵彻频蜀珠擎杰汾悯跃蔑戌镊莹齿勤祝纸然尚谱旱倘边贿骄脆难擦蛙钾暇俘谓术壮呵熙曝豹佣先缓木乃够毗符喧卞舒捌十层在治驾惟下镑檬洗输使戈弛平廉钙彤胳况溺拄供端宅憾朱旺秒铆睦浴岗移润锑彬眺完碍容耸贝啡孰嗜脊堪邀僳搁靴雷藩错糕瘟捏晌帧了晚富娟糜酬称责休蓖报捡屈庶托牧班烽保循钙戎蜕饶吝场挛琢掉苟膳丙版吻府嘘硝实验4:FIR数字滤波器的DSP编程实现一、实验目的：㈠了解一个FIR数字滤波器DSP程序的设计、编写和建立的过程。㈡学习使用simulator调试滤波器程序的方法。了解使用simulator进行程序调试，如何输入测试信号，观察输出结果。二、实验原理：㈠FIR滤波器的结构和数据存储方式对于一个FIR滤波器，假定其冲激响应为)12,1,0(Nibi，输入信号为x(n),则有以下差分方程:10)()(Niiinxbny其对应的滤波器传递函数为：iNiizbzH10)(可以用横截型(又称直接型或卷积型)FIR数字滤波器的结构图表示（图8-6-1）。+)(nx1z1z1z1z)1(nx)2(nx)1(Nnx)(ny0b1b2b2Nb1Nb图8-6-1横截型FIR滤波器的结构图由上面的公式和结构图可知,FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断地从输入端读入样本值x(n)，经延时(1z)，做乘法累加，再输出滤波结果y(n)。73/7在实际编程中,1z的实现方法有两种:线性缓冲区法和循环缓冲区法。本实验采用了循环缓冲区法。循环缓冲区法的主要特点是:对于N级FIR滤波器，在数据存储区开辟一个称为滑窗的具有N个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N个输入样本值。每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其它数据则不需要移动。编写程序时利用片内BK（循环缓冲区长度）寄存器对滑窗进行间接寻址，因而循环缓冲区地址是首尾相邻的。如图8-6-2所示，图中假定N=6。数据存储器数据存储器数据存储器循环缓冲区顶部循环缓冲区底部x(n)x(n-1)x(n-1)x(n-1)x(n)x(n)x(n-2)x(n-2)x(n-2)x(n-3)x(n-3)x(n-3)x(n-4)x(n-4)x(n+2)x(n-5)x(n+1)x(n+1)XARXARXAR图8-6-2利用循环缓冲区法实现1z假定第一次执行完50)()(iiinxbny后，间接寻址的辅助寄存器ARx指向x(n-5)。然后，从I/O口输入数据x(n+1)，将原来存放x(n-5)的数据存储器单元改写为x(n+1)。同样，当进行完第二次乘法累加运算50)1(1(iiinxbny）后，ARx最后指向x(n-4)。这时，再从I/O口输入数据x(n+2)，将原来存放x(n-4)的数据存储器单元改写为x(n+2)。……利用循环缓冲区法的主要优点是：不需要移动数据，可将循环缓冲区定位在数据存储器的任何位置（而线性缓冲区则要求必须定位在DARAM中）。本实验是一个使用CCS的simulator进行滤波器基本程序调试的实验，其输入信号x(n)用.inc文件输入。以下灰色字体内容可以不看。㈡FIR数字滤波器的设计FIR数字滤波器的设计可以采用C、Fortron等高级语言来实现，其编程较为复杂。我们采用MATLAB中信号处理工具箱的有关指令，可以很方便地求出FIR滤波器系数。例：设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。FIR滤波器的设计可以用MATLAB窗函数法进行，例如选择Hamming窗，其程序为：b=fir1(16,1500/8000*2);FIR数字滤波器系数b为：b0=1.16797e-018b1=0.00482584b2=0.00804504b3=-0.00885584b4=-0.0429174b5=-0.029037b6=0.0972537b7=0.283423b8=0.374525b9=0.283423b10=0.0972537b11=-0.029037b12=-0.0429174b13=-0.00885584b14=0.00804504b15=0.00482584b16=1.16797e-018将上述系数存盘，建立一个数据文件（如fir01.txt）。㈢建立DSP汇编程序的FIR滤波器系数文件上述系数必须转换成Q15格式，并放置在DSP汇编程序的.inc文件中，进行FIR滤波器的汇编程序的汇编、链接时，inc文件将被自动地加入到工程中去。从MATLAB中产生的fir01.txt文件，通过执行转换命令，将自动变换为firdata.inc滤波器系数文件。转换命令为（在MATLAB下）：！firdatfir01.txt将产生firdata.inc文件。其内容如下：N.set17COFF_FIR:.sectCOFF_FIR.word0.word158.word263.word-290.word-1406.word-951.word3186.word928775/7.word12272.word9287.word3186.word-951.word-1406.word-290.word263.word158㈣产生滤波器输入信号的文件在使用CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时，需要输入时间信号x(n)。以下是一个产生输入信号的C语言程序，这个信号是频率为1000Hz和2500Hz的正弦波合成的波形。文件名为firinput.c。#includestdio.h#includemath.hvoidmain(){inti;doublef[256];FILE*fp;if((fp=fopen(firin.inc,wt))==NULL){printf(can'topenfile!\n);return;}fprintf(fp,INPUT:.sect%cINPUT%c\n,'','');for(i=0;i=255;i++){f[i]=sin(2*3.14159*i*1000/8000)+sin(2*3.14159*i*2500/8000);fprintf(fp,.word%1d\n,(long)(f[i]*16384/2));}fclose(fp);}该程序将产生名为firin.inc的输入信号程序。㈤FIR数字滤波器的汇编程序FIR数字滤波器汇编程序如下：************一个FIR滤波器源程序fir.asm*****************.mmregs.globalstart.defstart,_c_int00INDEX.set-1KS.set256.copyfirin.inc;x(n)在程序区0x00A6.copyfirdata.inc;Bn.dataOUTPUT.space1024;输出在数据区0x2400,保留1024个字，即40hFIR_DP.usectFIR_VARS,0D_FIN.usectFIR_VARS,1D_FOUT.usectFIR_VARS,1COFFTAB.usectFIR_COFF,NDATABUF.usectFIR_BFR,NBOS.usectSTACK,0FhTOS.usectSTACK,1.text_c_int00STM#COFFTAB,AR5RPT#N-1MVPD#COFF_FIR,*AR5+STM#INDEX,AR0STM#DATABUF,AR4RPTZA,#N-1STLA,*AR4+STM#(DATABUF+N-1),AR4STM#(COFFTAB+N-1),AR5FIR_TASK:STM#INPUT,AR6STM#OUTPUT,AR7STM#KS-1,BRCRPTBDLOOP-1STM#N,BKLD*AR6+,AFIR_FILTER:STLA,*AR4+0%RPTZA,N-1MAC*AR4+0%,*AR5+0%,ASTHA,*AR7+LOOP:EENDBEEND.end㈥FIR滤波器链接程序对应以上汇编程序的链接程序fir.cmd如下：77/7fir.obj-mfir.map-ofir.outMEMORY{PAGE0:ROM1(RIX):ORIGIN=0080H,LENGTH=1000HPAGE1:INTRAM1(RW):ORIGIN=2400H,LENGTH=0200HINTRAM2(RW):ORIGIN=2600H,LENGTH=0100HINTRAM3(RW):ORIGIN=2700H,LENGTH=0100HINTRAM4(RW):ORIGIN=2800H,LENGTH=0040HB2B(RW):ORIGIN=0070H,LENGTH=10H}SECTIONS{.text:{}ROM1PAGE0.data:{}INTRAM1PAGE1FIR_COFF:{}INTRAM2PAGE1FIR_BFR:{}INTRAM3PAGE1FIR_VARS:{}INTRAM4PAGE1.stack:{}B2BPAGE1}三、实验任务：㈠在CCS上建立fir工程，并运行fir.out程序。建立fir工程，对汇编程序进行汇编、链接，如有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功后，运行fir.out程序。【即File然后loadprogram然后运行fir.out程序】下载程序㈡观察输入信号的波形及频谱单击View→Graph→Time/Frequency，按图8-6-3改变各选项。其中，由.cmd可知输入信号的数据放在程序区0x00a2开始的地址中。其波形为频率为1000Hz和2500Hz正弦信号的合成信号。将图8-6-3“DisplayType”项改为“FFTMagnitude”,则将显示输入信号的频谱图。㈢观察输出信号的波形及频谱利用Debug菜单下的命令Run运行程序后,仍选择View→Graph→Time/Frequency，将图8-6-3中数据区开始的地址改变为0x2400,按“OK”,将显示滤波器输出信号或者频谱图。四、实验设备：微机主机一台(已安装CCSC5000和MATLAB软件包)图8-6-3Graph选项窗口五、思考题：（一）如何确定FI