1、“DSP原理及應用”課程設計任務說明書電子通信工程系一、 設計任務1、利用Matlab軟件的FDATool工具設計FIR濾波器，并提取濾波器參數；2、在CCS集成開發環境下，利用第1步得到的濾波器參數，利用窗函數法設計FIR濾波器程序，觀察輸入信號及濾波后得到的輸出信號的時域波形及FFT Magnitude波形；3、利用TMS320F2812的ADC片內外設的外圍電路實時采集的混頻信號數據，使用1個51階的FIR低通濾波器，在CCS中設計FIR濾波器程序實現濾波，觀察相關波形及濾波效果，通過SCI接口將數據傳送到計算機上；4、（選做）利用TI公司的TLV320AIC23高性能立體聲音頻Code

2、c芯片，通過MIC或音頻接口采樣音頻信號，對采樣的音頻信號做濾波運算，進行低音加重處理，再將運算過的音頻數據通過揚聲器播放出來。二、 相關設備PC機，CCS集成開發環境，EXPIV型實驗箱，XDS510仿真調試器，Matlab軟件三、 設計原理1、 有限沖擊響應數字濾波器的基礎理論；濾波器就是在時間域或頻域內，對已知激勵產生規定響應的網絡，使其能夠從信號中提取有用的信號，抑制并衰減不需要的信號。濾波器的設計實質上就是對提出的要求給出相應的性能指標，再通過計算，使物理可實現的實際濾波器頻率響應特性逼近給出的頻率響應特性。FIR 數字濾波器系統的傳遞函數為： （1）由此得到系統的差分方程： （2）

3、若FIR 數字濾波器的單位沖激響應序列為h(n)，它就是濾波器系數向量b(n)。傳統的濾波器分析與設計均使用繁瑣的公式計算，改變參數后需要重新運算，從而在分析與設計濾波器尤其是高階濾波器時工作量特別大。這里應用MATLAB 設計FIR濾波器，根據給定的性能指標設計一個H(z)，使其逼近這一指標，進而計算并確定濾波器的系數b(n)，再將所設計濾波器的幅頻響應、相頻響應曲線作為輸出，與設計要求進行比較，對設計的濾波器進行優化。設計完成之后將得到FIR濾波器的單位沖激響應序列h(n)的各個參數值。2、 程序流程圖無限循環初始化輸入低通濾波器各頻率參數構建濾波器頻域特性波形使用FDATool提取濾波器

4、參數或用FIR濾波器計算程序計算得到濾波器參數構建FIR濾波器進行濾波3、 熟悉CCS集成開發環境的使用，能對程序進行跟蹤，分析結果；4、 熟悉SCI外設接口的相關知識，能通過串行口與PC機進行通信。四、 應用基礎1、 使用 Matlab中的 Fdatool設計濾波器（本文以FIR低通濾波器為例）FDATool ( Filter Design & Analysis Tool)是MATLAB信號處理工具箱里專用的濾波器設計分析工具，MATLAB 6.0以上的版本還專門增加了濾波器設計工具箱( FilterDesign Toolbox)。FDATool界面為濾波器設計提供了一個交互式的設計

5、環境，用戶可以根據對幅值和零極點圖的設置，設計幾乎所有的基本的常規濾波器，包括FIR和IIR的各種設計方法,它們都具有標準的頻率帶寬結構。采用FDATool設計法時其界面的上半部分為特性區，用來顯示濾波器的各種特性；下半部分為參數設定區，用來設定濾波器的各種參數。（） 首先在命令窗口鍵入FDAtool命令，啟動濾波器設計分析器，調出FDAtool界面，如圖1所示。圖1FDATool界面（） 在Filter Type選項中選Lowpass，在Design Method中選擇FIR濾波器，接著在FIR中選擇Window (窗函數) 法。（） 然后在Filter Order 中選擇Specify O

6、rder (為指定階數)，輸入數值為“24”；在Opitions框中選中“Scale Passband”；在窗類型（Window:）下拉框選擇“Blackman”。（） 在Frenquency Specification選項中，將fs(為采樣頻率)、fc (為通帶截止頻率)中分別鍵入30000 Hz和9600 Hz。（） 點擊“Design Filter”按鈕，完成濾波器的設計。具體參數及設計成功后的結果如圖2所示。圖2FIR低通濾波器設計設計完成后，可以通過菜單選項Analysis 來分析濾波器的幅頻響應和相頻響應特性。點擊Analysis 中的Magnitude Response和Phas

7、e Response 對幅頻和相頻響應進行分析。（） 在FDATool 中，選擇Targets -> Generate C Header.，如圖3所示。圖3 導出濾波器系數（） 點擊Generate按鈕，選擇路徑，即可輸出前一步設計出的 FIR濾波器的系數表。（默認的系數表文件為fdacoefs.h）（） 在Matlab中打開得到的fdacoefs.h的文件，如圖4、圖5所示。圖4 查看fdacoefs.h文件圖5 fdacoefs.h文件中的系數表（） 取系數表中的數據小數點后3位有效值，得到如下內容：const float B25= 0.0,0.0,0.001,-0.002,-0.0

8、02,0.01,-0.009, -0.018,0.049,-0.02,-0.11,0.28,0.64,0.28, -0.11,-0.02,0.049,-0.018,-0.009,0.01, -0.002,-0.002,0.001,0.0,0.0 ;2、 在 CCS中編寫 FIR濾波器程序（以C 語言為例）（）實驗準備設置軟件仿真模式，啟動CCS。（）建立工程建立一個文件夾，存放在D:FIR，將D:課程設計FIR濾波器Fir源程序文件夾下的工程全部復制到D:FIR，在CCS中打開D:FIRfirfir.pjt工程，就會得到如圖6所示的工程界面。圖6FIR工程示例（）編譯生成fir.out文件，通過File->Load Program裝載該文件。（）設置波形時域觀察窗口。選擇菜單ViewGraphTime/Frequency ，分別進行如圖7、圖8所示設置。圖7輸入數據時域波形觀察圖8 濾波后輸出波形觀察（）設置頻域觀察窗口，選擇菜單ViewGraphTime/Frequency ，分別進行如圖9、圖10所示設置。圖9 輸入數據FFT分析圖形觀察圖10濾波后輸出數據的FFT圖形觀察（）設置斷點。在程序fir.c中，有注釋斷點的語句上設置軟件斷點。（）運行并觀察結果。選擇Debug菜單的Run項