DSP课程设计---基于DSP的实时FIR滤波器的实现

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1、 设计题目 基于基于 DSP 的的实时实时 FIR 滤波滤波器的实现器的实现 设计要求 1.熟悉 AD50/McBSP 的初始化设置及其使用方法，以及实时 R 滤波器的实现 2.了解 DSP/BIOS 程序设计。 3.熟悉 DSPLIB 中 FIR 函数的调用及参数设置。 4.掌握 FIR 滤波器的原理与设计方法； 5.学会在 CCS 平台编写 C 程序实现 FIR 滤波。 设计过程 1.设计设计原理原理 1.1 FIR 滤波器设计原理滤波器设计原理 在数字信号处理应用中往往需要设计线性相位的滤波器，FIR 滤波器在保 证幅度特性满足技术要求的同时，很容易做到严格的线性相位特性。FIR 滤波

2、器不断地对输入样本 x（n）延时后，再作乘法累加算法，将滤波结果 y（n） 输出，因此，FIR 实际上是一种累加运算。 在数字滤波器中，FIR 滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，故不存在 不稳定的为题， 同时， 可以在幅度特性随意设置的同时， 保证精确的线性相位。 稳定和线性相位特性是 FIR 滤波器的突出优点。另外，它还有以下特点：设计 方式是线性的；硬件容易实现；滤波器过渡过程具有有限区间；相对 IIR 滤波 器而言，阶次较高，其延迟也要比同样性能的 IIR 滤波器大得多。 FIR 数字滤波器系统的传递函数为： n N n znb zX zY zH 1 0 )( )( )( )( 通过反

3、 z变换，数字滤波器的差分方程为： )()( 1 0 knxhny N k k 由上式可以得出如下图所示的直接型结构， 这种结构又可以成为卷积型结 构。将转置理论应用于图 1.1 可以得到转置直接型结构。 将式中的系统函数 H（z）分解成若干一阶和二阶多项式的连乘积： 21 1 2 1 1 )()()( M k k M k k zHzHzH 则由此式可以构成如图 1.2 所示的级联型结构。其中 1)1( 1 )1( 01 )( zaazH kkk 为一 阶节， )2( 2 )2( 1 )2( 02 )( kkkk aaazH为二阶节。每个一阶节、二阶节可用图 1.2 级 联型结构实现。当 M1

4、=M2 时，即得到图 1.3 所示的具体结构。这种结构的每 一节都便于控制零点，在需要控制传输零点时可以采用。但是它所需要的系数 a 比直接型的 h（n）多。在对滤波器计算时间没有特殊要求的时候可以采用这 种形式。 若需要严格考虑滤波器的计算时间则需要同时考虑它们的优点及缺点 来设计。这在算法设计的时候要使用软件编辑环境来计算运行的时间问题。通 常 FIR 的计算时间都较长。 很多时候我们需要牺牲时间来获得想要得到的滤波 区功能。 图 1.1 FIR 滤波器直接型结构图 图 1.2 级联型结构图 图 1.3 级联型具体结构 FIR 滤波器实质上就是一个分节的延迟线，把每一节的输出用滤波器系数 进行加权累加，便得到滤波器的输出结果，它总是稳定并且可实现的。在一些 工程实际应用（如：图像处理、数据调制解调）中，往往对相位要求较高。FIR 滤波器可以实现严格的线性相位，从而得到了广泛应用。它的差分方程数学表 达式为：)()( 1 0 knxbny N k k 式中，N 是 FIR 滤波器的抽头系数，x（n