基于DSP的FIR低通滤波器设计毕业设计论文
基于DSP的FIR 滤波器的设计
1 前言本课程是电子信息工程专业的专业基础课，目的为通过对课程设计任务的完成，使学生理解课程教学的理论内容，并且能够掌握和熟悉DSP的开发流程和基本的编程方法。
FIR滤波器具有严格的线性相位特性，由于图像处理、数据传输等以波形携带的信息系统。
在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。
数字滤波是数字信号处理的一个基本方法。
一个DSP芯片执行数字滤波算法的能力，反应了这种芯片的功能大小。
本文介绍了数字滤波器的工作原理，给出了采用窗函数法设计FIR，并利用MATLAB软件进行辅助设计，同时使用CCS应用软件来对一段音频信号进行低通滤波的仿真与调试．从而实现DSP数字低通滤波的设计方法。
FIR数字滤波器广泛地应用于数字信号处理领域,本文对FIR滤波器的工件原理和设计方法进行了简单的介绍。
文中采用窗函数法设计FIR数字滤波器,给出了TMS320VC5402的编程语句及其仿真波形。
2 FIR滤波器基本原理一个截止频率为ωc（rad/s）［1］的理想数字低通滤波器，其表达式是：这个滤波器在物理上是不可实现的，因为冲激响应具有无限性和因果性。
为了产生有限长度的冲激响应函数过截短保留冲激响应，可以加窗函数将其截短，通过截短保留冲激响应的中心部分，就可以获得一个线性相位的FIR滤波器。
例如，使用一个简单的矩形窗设计一个长度N=127，截止频率ωc=π/2的低通滤波器，冲激响应h(n)可表示为：一般来说，FIR数字滤波器输出y(n)的Z变换形式Y(z)与输入x(n)的Z 变换形式之间的关系如下：实现结构如图1所示。
从上面的Z变换和结构图可以很容易得出FIR滤波器的差分方程表示形式。
在实际的FIR滤波器的设计中，一般采用计算机辅助设计。
Matlab是一套功能强大的适应于科学工程计算的可视化高性能语言，他提供了2种窗函数方法设计FIR 滤波器：一种是标准通带滤波器的设计FIR1;一种是多带FIR滤波器的设计FIR2。
函数FIR1只能设计标准的低通、高通、带通和带阻线性相位FIR滤波器。
DSP中的FIR滤波器论文
课程大作业实验报告语音信号的FIR滤波器处理课程名称：DSP原理及应用组长：何庆勇学号：200830590308 年级专业班级：08通信3班组员一：陈纯明学号：200830590301 年级专业班级：08通信3班指导教师徐梅宣报告提交日期2011年6月9日摘要随着信息与数字技术的发展，数字信号处理已经成为当今极其重要而学科与技术领域之一。
它在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理的基本方法中，通常会涉及到变换、滤波、频谱分析、调制解调和编码解码等处理。
其中滤波是应用非常广泛的一个环节，数字滤波器的理论和相关设计也一直都是人们研究的重点之一。
FIR滤波器的是非递归的，稳定性好，精度高；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特征。
因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输和生物医学等领域得到广泛应用。
在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。
数字滤波是语音信号处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用的基本处理算法。
用DSP芯片实现数字滤波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优点外，还具有灵活性好等特点。
本文介绍了数字滤波器的设计基础及用窗函数法设计FIR滤波器的方法，运用MATHLAB语言实现了低通滤波器的设计并用CCS 2.0进行观察效果。
关键词： FIR滤波 MATHLAB 窗函数法 CCS目录1.设计要求 (1)2.滤波器的设计原理说明 (1)2.1数字滤波器的设计原理 (1)2.2FIR滤波器的基本结构 (1)2.3FIR滤波器的主要特点 (2)3.FIR滤波器的设计方法 (2)3.1FIR滤波器设计 (2)3.2窗函数设计的基本方法 (2)3.3滤波器的1 z算法实现 (2)4.FIR滤波器的MATLAB实现 (3)4.1用FIR1函数设计FIR滤波器 (3)4.2用FIR2函数设计FIR滤波器 (4)4.3用MATLAB工具箱（T OOLBOX）自带工具设计FIR滤波器 (4)5.FIR滤波器的DSP实现 (7)6.FIR滤波器的结果检验 (9)7. 调试问题 (10)8.心得体会 (11)参考文献 (12)1． 设计要求1） 设计一FIR 低通滤波器，实现对语音信号的滤波。
(完整版)利用DSP的FIR滤波器设计
题目：利用DSP的FIR滤波器设计数字处理器（DSP）有很强的数据处理能力，它在高速数字信号处理领域有广泛的使用，例如数字滤波、音频处理、图像处理等。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。
使用可编程的DSP芯片实现数字滤波可以通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性，下面主要说明利用TMS320VC54x DSP芯片设计实现FIR数字滤波器。
设计目的意义一个实际的使用系统中,总存在各种干扰，所以在系统设计中,滤波器的好坏将直接影响系统的性能。
使用DSP进行数字处理，可以对一个具有噪声和信号的混合信号源进行采样,再经过数字滤波,滤除噪声,就可以提取有用信号了。
所以说，数字滤波器是DSP最基本的使用领域，熟悉基于DSP的数字滤波器能为DSP使用系统开发提供良好的基础。
技术指标1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带和过渡带的边界点，在该点信号增益下降到规定的下限。
②阻带截频：为阻带和过渡带的边界点，在该点信号衰耗下降到规定的下限。
③转折频率：为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，也常以fc作为通带或阻带截频。
④当电路没有损耗时，固有频率：就是其谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益和衰耗滤波器在通带内的增益并非常数。
①对低通滤波器通带增益，一般指ω=0时的增益；高通指ω→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益。
②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。
③通带增益变化量指通带内各点增益的最大变化量，如果通带增益变化量以dB为单位，则指增益dB值的变化量。
3、阻尼系数和品质因数阻尼系数α是表征滤波器对角频率为ω0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标，它是和传递函数的极点实部大小相关的一项系数。
4、灵敏度滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。
基于DSP实现的FIR低通滤波器
基于DSP实现的FIR低通滤波器FIR（有限脉冲响应）低通滤波器是一种常见的数字信号处理（DSP）滤波器。
它的设计和实现非常灵活，可以用于去除数字信号中高频成分，使得信号能在一定的频率范围内进行平滑处理。
FIR低通滤波器有很多种设计方法，其中最简单的方法是基于窗函数设计，例如矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。
这些窗函数的选择取决于滤波器的性能要求和频率响应的形状。
在DSP中，FIR低通滤波器的实现可以采用直接形式、级联形式、并行形式和迭代形式等多种结构。
其中直接形式是最简单和直观的实现方式，也是最容易理解和实现的一种结构。
直接形式的FIR低通滤波器由一个延迟线、一组乘法器和加法器组成。
延迟线用于延迟输入信号，乘法器用于对延迟后的信号进行调制，而加法器则将调制后的信号相加得到输出信号。
```----------------------，，，x(n) -->， Delay ，-->， Multiply，-->--+ Sum ，--> y(n)Line ，，，----------------------```在实现过程中，需要注意的是延迟线的设置和乘法器的系数。
延迟线的长度决定了滤波器的阶数，即滤波器对输入信号的响应范围。
乘法器的系数则决定了滤波器的频率响应，可以通过窗函数的选取来确定。
通常，FIR滤波器的实现可以通过查表法或者卷积法来实现。
查表法通过预先计算所有可能的输入组合，并将其存储在一张查找表中，以减少计算量。
卷积法则通过将输入信号和滤波器的冲击响应进行卷积运算来得到输出信号。
当实现FIR低通滤波器时，还需要考虑滤波器的性能指标和算法的优化。
常见的性能指标包括滤波器的截止频率、抗混叠性能、通带和阻带的幅频特性等。
算法的优化可以从以下几个方面考虑：乘法器的系数选择、滤波器结构的选择、滤波器长度的选择和存储器的优化等。
总之，基于DSP实现的FIR低通滤波器是一种常用的数字信号处理滤波器，它可以用于去除数字信号中的高频成分，平滑信号的频谱。
基于DSP的FIR数字滤波器的设计
基于DSP的FIR数字滤波器的设计陈永泰，李蕾武汉理工大学信息工程学院，武汉（430070）E-mail：ultralilei@摘 要：文章设计了一种基于TI公司的DSP(TMS320VC5402)的FIR数字滤波器系统。
主要包括了DSP最小系统电路设计、AD和DA转换接口电路设计，并给出了系统初始化程序设计和FIR程序设计。
关键词：FIR，DSP，数字滤波器中图分类号：TN7131.引言数字滤波器在数字通信、语音图象处理、谱分析、模式识别、自动控制等领域得到了广泛的应用。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。
和IIR滤波器相比，FIR滤波器可以得到严格的线性相位。
而且FIR滤波器可以用非递归方法实现，有限精度的计算不会产生振荡，同时由于量化舍入以及系数的不准确所引起的误差的影响比IIR滤波器要小得多。
再者FIR滤波器可采用FFT算法，在相同阶数下，运算速度可以快得多[1]。
2.所用FIR滤波器结构本文中的FIR滤波器采用直接型结构，又称为卷积型结构。
有限长单位脉冲响应滤波器的系统函数为：∑−=−=1) ()(Nnnz nhzH其差分方程为：∑−=−=1)()()(Nkknxkhny其结构图如图1所示：图1 FIR滤波器直接型结构图3.FIR数字滤波器硬件电路设计本系统的具体硬件方案框图如图2。
图2 FIR数字滤波器系统方案框图在本系统设计中采用了TI的TMS320VC5402作为其核心处理单元。
TMS320VC5402为低功耗定点数字信号处理器，其运算速度最快可达532MIPS。
它采用先进的修正哈佛结构，片内共有8条总线（1条程序存储器总线、3条数据存储总线和4条地址总线）。
其CPU 采用并行结构设计，使其能在一条指令周期内，高速地完成多项算术运算。
TMS320VC5402的丰富的片上外围电路（通用I/O引脚，定时器，时钟发生器， HPI接口，多通道缓冲串行口McBSP）使其与外部接口方便[2]。
基于DSP的FIR滤波器的设计与实现
万方数据万方数据应用天地图４输入信号的波形及频谱图５输出信号的波形及频谱己口ｌ口年７月第己ｇ卷第７期嘲输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频率的正弦波叠加而成。
通过观察频域和时域图得知：输入波形中的低频波形通过了滤波器，而高频部分则基本被滤除。
４结束语本文研究了ＦＩＲ滤波器的原理和结构，并结合基于ＴＭＳ３２０ＶＣ５５０９Ａ开发的实验系统，介绍了ＦＩＲ滤波器的设计及其ＤＳＰ实现。
实验结果表明，所设计的ＦＩＲ滤波器满足各项要求。
同时由于全部程序采用汇编语言编写，具有占用存储空间少、运行速度快、稳定可靠等优点，能够更好地适应需要实时滤波的场合。
参考文献刘万松．基于ＤＳＰ的ＦＩＲ数字滤波器的设计［Ｄ］．贵州：贵州大学，２００８：３４－５０．刘艳萍．ＤＳＰ技术原理及应用教程［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００５：２２９－２３６．陈怀琛，吴大正，高西全．ＭＡＴＬＡＢ及在电子信息课程中的应用［Ｍ］．３版．北京：电子工业出版社，２００７：２１８—２１９．王兵锋．ＦＩＲ数字滤波器设计与仿真研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２００９：１３－２５．姜阳，周锡青．ＤＳＰ原理与应用实验ＥＭ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００８：１５０－１６９．赵秀玲，张利，武玉强．ＭＡＴＬＡＢ辅助ＤＳＰ实现ＦＩＲ数字滤波器［Ｊ］．现代电子技术，２００７（９）：３８—４０．黄全振，李泉溪，陈中伟．基于ＴＭＳ３２０Ｃ５４Ｘ的ＦＩＲ滤波器的系统设计及应用［Ｊ］．河南理工大学学报，２００８，２７（３）：３１４—３１８．张三军，郭庆．基于ＭＡＴＬＡＢ与ＤＳＰ的心电整系数数字滤波器设计［Ｊ］．国外电子测量技术，２００９，２８（３）：６９—７２．，ｑ＿，～Ｉ—¨＿＿‘＿”。
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基于DSP的FIR数字滤波器的设计
武汉理工大学硕士学位论文基于DSP的FIR数字滤波器的设计姓名：冉茂华申请学位级别：硕士专业：控制理论和控制工程指导教师：陈三宝20060401武汉理工大学硕士学位论文摘要本文阐述了数字滤波器的特点和设计方法，对FIR和IIR滤波器进行了比较，对数字滤波器的使用范围、使用前景和发展历程作了详细的说明。
介绍了利用MATLAB设计FIR滤波器的各种方法(包含窗函数设计法、频率样本设计法、等波动法和最小二乘法)以及如何用MATLAB 中的滤波器设计工具fdat001 设计各种类型的滤波器。
选用TMS320LF2407A作为处理芯片进行硬件电路设计，根据最小系统的设计要点和注意事项设计了外围电路，包括时钟信号产生电路、DSP芯片供电电源电路、A／D数据采集、D／A 数据恢复、前置放大电路及sPI串行通信接口电路、sPI接口寄存器配置等基本内容，结合外围电路原理完成系统原理图硬件电路设计。
软件设计中通过MATLAB／SIMuLINK环境中图形化的方式建立数字信号处理的模型进行DsP 的设计和仿真验证，将设计的图形文件．mdl直接转换成c 语言程序在CcS中运行。
软件通过添加A巾、D／A接口程序，调试、编译后就可以下载到DsP目标板中。
利用MATL～B软件开发产品加速了开发周期，比直接在ccs中编程方便快捷了很多，对于任何复杂功能的DsP系统，只需要进行少量的添加和修改就能完成功能正确的C语言程序设计。
以一个F氓数字带阻滤波器的实现为例对TMS320LF2407A硬件接口电路及DSP程序进行调试，使之达到设计指标。
设计的电路通过软件进行了验证并进行了环境实验，多次实验证明了电路工作稳定，满足设计要求。
同时验证了FIR数字滤波器的线性相位，从该滤波器的相频响应曲线可以看出，滤波器输入和输出波形只有时间上的延迟，没有波形畸变。
该Fm 滤波器的相位响应可为严格的线性，因此它不存在延迟失真，只有固定的时间延迟，适用于图像信号处理、数据传输等以波形携带信息的系统。
基于DSP_FIR数字滤波器的设计
基于DSPFIR数字滤波器地设计摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要地组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成地一种算法或装置，可作为应用系统对信号地前期处理.用DSP芯片实现地数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性.因此基于DSP实现地数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔地发展空间.本文主要研究了数字滤波器地基本理论，并对有限冲击响应数字滤波器FIR地设计和实现进行了分析和研究，尤其是在MATLAB环境下FIR数字滤波器地设计，主要是窗函数法及利用MATLAB地滤波器设计工具地设计方法，并用MATLAB语言编写了可以选择滤波器四种类型及七种窗函数地仿真程序，进行了具体地仿真分析.研究了TI公司地16位定点DSP芯片TMS320C55x地硬件和软件结构特性，编写了DSP地FIR滤波算法，在实验箱上进行了调试仿真。
探讨了利用DSP快速设计FIR 数字滤波器地方法，主要是在MATLAB中调试仿真DSP程序来寻找系数地快速传递法.最后，以TMS320C55x为主芯片设计了一个高性能地FIR数字滤波器系统，主要是时钟信号产生电路、芯片电源供电电路、模数转换和数模转换芯片与C55X连接电路、外挂程序存贮器FLASH电路、扩展RAM存贮器等基本外围电路地设计.关键词:数字信号处理器。
数字滤波器。
FIR。
MATLAB。
TMS320C55xThedesignandanalysisofFIRdigitalfilterbasedonDSPAbstractAdigitalfilter,whichisoneofthemostimportantpartsofdigitalsignalprocessing,isanalgorithmoradevicem adeofdigitalontime-multiplier,adderanddelayofelements.Itcanbeusedtobethepretreatmentofsignalbyapplicationprogram.TheFI RdigitalfilterBasedonDSPhasmanyfeatures,suchasuninfluenced,highaccuracy,goodstabilityandhighlyflexi ble.Thedigitalfilteriswidelyusedinfieldsofspeechimageprocessing,digitalcommunication,spectrumanalysis ,patternrecognitionandautomaticcontrol,etc.Itwillhasbroadspacefordevelopment.Inthispaper,themainlytaskisresearchingthebasi ctheoriesofthedigitalfilter,andanalyzingthedesig ningandrealizationoftheFiniteImpulseResponsedigi talfilter(FIR),especiallythemethodwhichrealizedu nderMATLABenvironment,thewindowfunctionsisprimar ilyintroduced,themethodofusingthedigitalfilterde signtoolsinMATLABisalsoapplied.Italsocompilesapr ocedurewithMATLABlanguagewhichcanselectfoursorts ofdigitalfilterandsevenkindsofwindowfunctions.Then,thispaperresearchesthestructureandproper tyofthe16bitfixed-pointDSPchipTMS320C55x,andwritestheFIRfilterprog ramwhichisdebuggedandsimulatedbyexperiments.Thed esignoftheFIRfilterusingDSPisdiscussed,whichfocu sonthemethodofcoefficienttransmissionoverpassing debuggingtheDSPprograminMATLAB.Finally,adigitalf iltersystemwithpreferablecapabilityisdesignedbas edontheC55x,itsconsistsofthedesignofhardwareinte rface,whichincludingtheclock-generatingcircuit,thechippowersupplycircuit,theA /DandD/Achipconnectinginterface,theFLASHchipconn ectinginterface,extendedRAMconnectinginterfacean dsoon.Keywords:DSP。
基于DSP实现的FIR低通滤波器
基于DSP实现的FIR低通滤波器FIR（Finite Impulse Response）低通滤波器是一种数字信号处理（DSP）算法，用于滤除输入信号中高于一些截止频率的频域成分，并使输出信号只包含低于该截止频率的成分。
FIR低通滤波器通常由一组脉冲响应函数（Impulse Response）的加权和组成，其中权重决定了滤波器的频率响应。
实现FIR低通滤波器的一种常见方法是使用离散时间线性卷积运算。
滤波器的输入信号通过一个延迟线数组，然后与一组权重向量进行内积。
该内积计算的结果即为滤波器的输出。
在DSP领域，用于实现FIR低通滤波器的算法有很多种，其中最常用的是基于迭代结构（Direct Form）的算法。
此算法按照滤波器的脉冲响应函数的长度进行迭代，每次迭代处理输入信号的一个样本。
该算法的优点是实现简单、稳定可靠。
下面是一个基于DSP实现的FIR低通滤波器的伪代码示例：```python#定义滤波器的截止频率和脉冲响应函数长度def cutoff_frequency = 1000 # 截止频率为1kHzdef length = 101 # 脉冲响应函数长度为101#初始化滤波器的权重向量def weights = [0.0] * length#计算滤波器的脉冲响应函数for i in range(length):#计算当前权重对应的频率frequency = i * sampling_rate / length#如果当前频率小于截止频率，则设置权重为1，否则为0weights[i] = 1 if frequency <= cutoff_frequency else 0#初始化输入和输出信号数组def input_signal = [0.0] * signal_lengthdef output_signal = [0.0] * signal_length#循环处理输入信号的每个样本for i in range(signal_length):#延迟线数组移位，并将当前输入样本放入延迟线的第一个位置delay_line[1:] = delay_line[:-1]delay_line[0] = input_signal[i]#计算滤波器的输出output_signal[i] = sum(delay_line * weights)```这段示例代码实现了一个FIR低通滤波器，截止频率为1kHz，脉冲响应函数长度为101、首先，根据截止频率计算出权重向量。
基于DSP的FIR滤波器的设计
基于DSP的FIR滤波器的设计引言数字信号处理现已在通信与信息系统、信号与信息系统、自动控制、需达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。
在数字信号处理应用中，滤波占有十分重要的地位，如对信号的过滤、检测、预测等，都要广泛地用到滤波器。
IIR 数字滤波器的设计保留了一些典型模拟滤波器优良的幅度特性，但所涉及的滤波器相位特性一般是非线性的，而FIR 滤波器则可在保证幅度特性并满足技术要求的同时，也很容易做到严格的线性相位特性。
1 基于窗函数法的FIR 滤波器设计1.1 单位冲激响应首先应根据技术要求确定待求滤波器的单位冲激响应hd (n)。
如果给出待求滤波器的频率为Hd (ej)，那么单位取样响应则可用下式求出：如果给出通带阻带衰减和边界频率的要求，则可选用理想滤波器作为逼近函数，从而用理想滤波器的特性作傅立叶逆变换，以求出hd (n)。
若理想低通滤波器为：1.2 过渡带及阻带衰减根据对过渡带及阻带衰减的要求，设计时可选择窗函数的形状，并估计窗口长度N。
设待求滤波器的过渡带用Δω表示，它近似等于窗函数的主瓣宽度。
由于过渡带Δω近似与窗口长度N 成反比。
即N=A/Δω，其中A 决定于窗口形式，例如，矩形窗A=4π，哈明窗A=8π等。
按照过渡带及阻带衰减情况，选择窗函数形式。
其设计原则是在保证阻带衰减的情况下，尽量选择主瓣比较窄的窗函数。
1.3 单位取样响应的计算：计算滤波器的单位取样响应h (n) 时，可按正式进行：验算技术指标是否满足要求时其设计出的滤波器频率响应可采用下式进行计算：计算上式时，可使用FFT 算法。
如果H (ejω)不能满足要求，那么，根据具体情况，可重复上述设计，直到满足要求为止。
2 基于DSP 的FIR 数字滤波器实现方案2.1 滤波系统的差分方程tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
基于DSP的FIR数字滤波器设计与实现
DSP 开 发 与 应 用
文 章 编 号 :1008-0570(2009)02-2-0162-02
《微计算机信息》(嵌入式与 SOC)2009 年第 25 卷第 2-2 期
基于 DSP 的 FIR 数字滤波器设计与实现
With realizes based on the DSP FIR digit filter design
特点是没有反馈回路，因此它是无条件稳定系统。它的单位脉
冲响应 h ( n)是一个有限长序列。由上面的方程可见，F IR 滤
波算法实际上是一种乘法累加运算，
它不断地输入样本 x ( n) ，经延时( )
做乘法累加，再输出滤波结果
。对式(1)进行 Z 变换，
整理后可得 FIR 滤波
(完整版)基于DSP的数字滤波器设计毕业论文
基于DSP的数字滤波器设计摘要21世纪是数字化的时代，随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。
同时DS P(数字信号处理器)的出现和F PGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。
DSP芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。
用DSP 芯片实现FIR数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。
本课题主要应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。
具体工作包括：对FIR数字滤波器的基本理论进行了分析和探讨；采用MATLAB软件来学习数字滤波器的基本知识，计算数字滤波器的系数，研究算法的可行性，对FIR低通数字滤波器进行前期的设计和仿真；系统介绍了TI公司TMS320C54x系列数字信号处理器的硬件结构、性能特点和DSP的集成开发环境CCS；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。
关键词数字滤波器；DSP；FIR(有限长单位脉冲响应)；MATLABDesign of The Digital Filter Based on DSPAbstract21century is the era of digitalization. With the rapid development of information processing technology, digital signal processing technology technology gradually. It widely applied in the , communication, software radio, automatic control, instrument technology and information electrical process low frequency signal without excursion. Frequency response property can be made very close to ideal property; its precision can reach very . These advantages determine the application of digital filter more and more widely. Meanwhile, the appearance of digital signal processor(DSP) and the rapid development of FPGA also stimulate the development of digital filter, and provide more choices for the of digital filter.DSP chips is a particularly suitable for digital signal processing computing microprocessors, mainly used for real-time, the rapid realization of a variety of digital signal processing algorithms. DSP chips used to achieve FIR digital filter, not only be easily modified filter parameters, thus changing the filter characteristics of the design is very flexible.This project mainly applies the MATLAB software to design FIR digital filter; imitates the designed filter; applies DSP integrated developing surroundings-CCS to debug assembler; uses TMS320C5416 to realize FIR digital filter. The specific works include: analyzing and discussing basic theories of FIR digital filter; using the MATLAB software to learn basic knowledge of digital filter: calculating the coefficient of digital filter; studying the feasibility of the way of calculation; designing and imitating the earlier stage of FIR digital filter; introducing in asystematic way the Specific Integrated Circuits)实现，适用于过程固定而又追求高速的信号处理任务，是以指定的算法来确定它的结构，使用各种随机逻辑器件组成的信号处理器。
基于DSP的FIR滤波器的设计与实现
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（ ｃ ｏ ｆＩ ｏｒ ａ ｉ ｎ ａ ｎｔｏｌＥｎ ｎｅ ｒｎｇ， Ｌｉｏｎｎｇ Ｓｈｉ ａ Ｕ ｎｉｅ ｓｔ Ｆｕｓ Ｓ ｈｏ ｌｏ ｎｆ ｍ ｔｏ ｎｄ Ｃｏ ｒ ｇｉ ｅ ｉ ａ ｉ ｈｕ ｖ ｒ ｉｙ， ｈｕｎ １１ ００１，Ｃｈｉａ ３ ｎ）
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崔 畅 赵 强 （ 宁石 油 化 工 大 学 信 息 与 控 制 工 程 学 院 抚 顺 １ ３ ０ ） 辽 １ ０ １
基于DSP实现的FIR低通滤波器
DSP课程设计题目：基于DSP实现的FIR低通滤波器院系：电气信息学院专业：电子信息工程姓名：学号：指导教师：时间: 2015.7目录一、设计目标 (3)二、理论基础及编译环境介绍 (3)1、CCS简介 (3)2、FIR滤波器简介 (3)三、相应参数的计算、编写源程序以及调试过程 (4)1、用MATLAB计算滤波系数 (4)2、用MATLAB编写滤波器输入信号 (5)3、用CCS的Simulator进行滤波特性的测试 (6)4、将文件添加到工程中 (6)四、实验结果及分析 (10)一、设计目标;设计一个FIR低通滤波器，其通带频率为5000Hz，采样频率为20000Hz，输入信号频率分别为2000Hz和8000Hz，通带波纹小于1db，阻带衰减大于40db。
FIR滤波器的设计可用MATLAB窗函数法进行。
二、理论基础及编译环境介绍：1、CCS：时TI公司推出针对TMS320系列DSP的集成开发环境，在CCS下，开发者可对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试（profile）和项目管理等所有工作，并能将程序下载到目标DSP上进行调试。
在一个开放式的插件（plug-in）结构下，CCS内部集成了一下软件工具：(1)C5000代码产生工具（包括C5000的编码器、汇编器、汇编优先器和连接器）；(2)软件模拟器（simulator）；(3)实时软件基础DSP/BIOS；(4)主机与目标机之间的实时数据减缓软件RTDX；(5)实时分析（real-time analysis）和数据可现化（data visualizationcapabilities）软件;CCS不仅具有一系列的调试、分析能力，还提供了实时分析和数据可视化功能，大大降低了DSP系统的开发难度，使开发者将精力集中在应用开发上。
FIR滤波器：2、FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
基于DSP的FIR滤波器的设计报告..
u 目录1 概述............................................................................................................ - 0 -1.1 数字滤波器的研究现状.................................................................... - 0 -2 系统硬件设计............................................................................................... - 1 -2.1系统设计方案..................................................................................... - 1 -2.2 主控模块............................................................................................ - 3 -3 系统软件设计............................................................................................... -4 -3.1 软件整体设计.................................................................................... - 4 -3.2 测量模块............................................................................................ - 7 -4 系统测试与总结........................................................................................... - 8 -4.1系统测试............................................................................................. - 8 -4.2总结体会........................................................................................... - 10 -参考文献......................................................................................................... - 11 - 附录................................................................................................................. - 12 -1 概述1.1 数字滤波器的研究现状20世纪60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
基于DSP的FIR 滤波器
第1章绪论1.1课程设计（论文）目的通过课程设计，加深对DSP芯片TMS320C54x的结构、工作原理的理解，获得DSP应用技术的实际训练，掌握设计较复杂DSP系统的基本方法。
通过使用汇编语言编写具有完整功能的图形处理程序或信息系统，使学生加深对所学知识的理解，进一步巩固汇编语言讲法规则。
学会编制结构清晰、风格良好、数据结构适当的汇编语言程序，从而具备解决综合性实际问题的能力。
1.2任务和要求任务：设计一个基于DSP的FIR 滤波器要求：1. 总体方案设计；2. 设计出软件编程方法，并写出源代码；3. 仿真与结果分析；4. 论文格式要符合学院的统一规定，结构要合符逻辑，表达要得体。
第2章系统方案设计2.1系统功能介绍任何一个实际的应用系统中，都存在着各种各样的干扰。
数字滤波器是使用最为广泛的信号处理算法之一。
数字滤波器在语音信号处理、信号频谱估计、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像信号等各种信号处理中都有广泛的应用。
在本设计中，先使用MATLAB模拟产生合成信号，然后再利用CCS进行滤波处理。
将模拟信号的采样频率设定为32000Hz，设计一个FIR低通滤波器，其参数为：滤波器名称：FIR低通滤波器采样频率：Fs=40000Hz通带：4000Hz～4500Hz过渡带：2500Hz～3000Hz，3500Hz～4000Hz带内波动：0.5dB阻带衰减：50dB滤波器级数：N=154滤波器系数：由MATLAB根据前述参数求得。
2.2系统方案设计流程图（如图2.1）图2.1 系统方案设计流程图2.3设计主要内容及步骤2.3.1滤波器的原理对于任何一个FIR滤波器系统，它的冲击响应总是有限长的，其系统函数可记为：其中N-1是FIR 滤波器的阶数，为延时结，为端口信号函数。
下式为最基本的FIR滤波器表示：其中表示输入采样序列，表示滤波器系数，N表示滤波器的阶数，Y（n）表示滤波器的输出序列，也可以用下式利用卷积来表示输出序列y(n)与x(n)、h(n)的关系：y(n)=x(n)*h(n) 2.3.2DSP 实现FIR滤波的关键技术用线性缓冲区来实现FIR滤波器其程序清单如下：.title “FIR1.ASM”.mmregs.def startx .usect “x”，8PA0 .set 0PA1 .set 1.dataCOEF：.word 1*32768/10.word 2*32768/10.word -4*32768/10.word 3*32768/10.word -4*32768/10.word 2*32768/10.word 1*32768/10.textstart: SSBX FRCTSTM #x+7,AR2STM #6,AR0LD #x+1,DPPORTR PA1,@x+1FIR1: RPTZ A,#6MACD *AR2-,COEF,ASTH A,*AR2PORTW *AR2+,PA0BD FIR1PORTR PA1,*AR2+0.end用循环缓冲区来实现FIR滤波器其程序清单如下：.title “FIR2.ASM”.mmregs.def start.bss y,1xn .usect “xn”,7b0 .usect “b0”,7PA0 .set 0PA1 .set 1.datatable: .word 1*32768/10.word 2*32768/10.word 3*32768/10.word 4*32768/10.word 5*32768/10.word 6*32768/10.word 7*32768/10.textstart: SSBX FRCTSTM #b0,AR1RPT #6MVPD table,*AR1+STM #xn+6,AR2STM #b0+6,AR3STM #7,BKSTM #-1,AR0LD #xn,DPPORTR PA1,@xnFIR2: RPTZ A,#6MAC *AR2+0%,*AR3+0%,ASTH A,@yPORTW @y,PA0BD FIR2PORTR PA1,*AR2+0%.end2.3.3具体的操作步骤（1）打开FDATOOL,根据滤波要求设置滤波器的类型、通带截止频率、指定阶数、采样频率等。
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本科毕业设计基于DSP的FIR滤波器设计摘要随着科学技术和信息处理的高速发展，目前数字信号处理已经在电子信息、无线电、自动控制等得到广泛应用。
本文基于DSP完成了FIR低通滤波器设计。
介绍了FIR数字滤波的特点和设计方法以及FIR低通滤波器的设计过程。
主要采用了布拉克曼（Blackman）窗函数实现FIR低通滤波器，并给出了MATLAB 仿真结果。
最终基于DSP在TMS320VC5009平台上用C语言编程在CCS软件上实现了通带边缘频率10KHz，阻带边缘频率22KHz，阻带衰减75dB，采样频率50KHz的FIR低通滤波器。
关键词：FIR低通滤波器DSP CCS 窗函数MATLABDSP-based FIR Filter DesignAbstract With the rapid development of science and technology and information processing, the current digital signal processing has been widely applied in electronic information, radio, automatic control.Based on DSP completed the FIR low-pass filter design. Describes the characteristics and design method of FIR digital filter and FIR low-pass filter design process.The main use of Blackman (Blackman) window FIRlow-pass filter function implementation, and gives the MATLAB simulation results. Ultimately based on DSP using C language programming on the CCS software platform on TMS320VC5009 filter passband edge frequency 10KHz, stopband edge frequency 22KHz, stop-band attenuation 75dB, FIR 50KHz sampling frequency low-pass.Keywords: FIR low-pass filter window function MATLAB DSP CCS目录摘要 (I)Abstract (I)1 引言 (1)1.1 选题背景与研究意义 (1)1.2 国内外发展 (1)1.3 研究内容 (2)2 FIR滤波器的理论基础 (2)2.1 FIR滤波器的特点 (2)2.1.1 FIR滤波器设计的特点 (3)2.1.2 FIR滤波器的基本结构 (3)2.2 线性相位FIR滤波器的特点 (5)2.3 各种窗函数 (6)2.3.1 窗函数的设计思想 (6)2.3.2几种常用的窗函数介绍 (8)2.4 用窗函数设计法来设计FIR低通滤波器 (9)2.5 MATLAB仿真 (11)3 DSP的实现平台 (13)3.1 DSP硬件开发环境 (13)3.1.2 DSP的硬件结构示意图 (14)3.1.3 TMS320VC5509A基本介绍 (14)3.2 DSP软件开发环境 (15)3.3 CCS实现FIR低通滤波器设计 (16)4 结论 (19)4.1 试验结果分析 (19)4.2 总结 (20)致谢 (20)参考文献 (20)附录 (21)1 引言1.1 选题背景与研究意义随着信息技术和计算机学科的不断发展，数字型号处理从20世纪60年代以来就迅速的发展起来。
数字信号处理不仅应用在通信、仪器、工业控制与自动化、医疗、军事、还广泛应用在滤波与变换、音频、语音、图象和图形以及消费电子等众多领域中。
总之数字信号处理是把信号用数字或符号表示的序列，通过计算机或通用信号处理设备，用数字的数字计算方法处理（滤波、变换，图象的压缩与增强、估值和识别等加工处理等），为了达到提取有用信息的目的。
几乎所有的工程技术领域都涉及到数字信号处理。
在发展的过程中，与模拟信号处理相比较，数字信号处理也出现了很多明显的优点，如高精度在高精度的系统中，有时只能采用数字系统；灵活性高，数字系统的性能主要由乘法器的系数决定，而系数存放在系数存储器中，因而只需改变存储的系数就可以得到不同的系统，比改变模拟系统方便很多；可靠性强，因为数字系统只有两个信号电平“0”“1”，因而受周围环境的温度及噪声影响小，因此可靠性强；容易大规模集成，由于数字部件具有高度规范性，便于大规模集成、大规模生产。
故产品成品率高；可获得高性能指标等等。
由于数字信号处理的突出优点，因此他在语音、雷达、地震测报、通信、遥感、生物医学、电视、仪器中得到非常广泛的应用。
数字信号处理（DSP）的各种芯片可通过软件改变参数来改变滤波器的特性，具有高的灵活性，而且数字信号处理应用非常广泛，因此我们要去理解滤波器的工作原理，研究其的设计方法，优化其设计方法。
特别是FIR低通滤波器的设计，与IIR低通滤波器相比，它具有严格的线性相位，同时有可以具有任意的幅度特性。
最重要的是FIR滤波器的单位抽样响应是有限长的，因而滤波器一定是稳定的。
这种独特的优势，让我想去研究关于数字处理的FIR滤波器，充分体现FIR 滤波器的优势。
本课题不仅具有理论意义，同时还具有实际意义。
1.2 国内外发展20世纪60年代起，随着信息技术和计算机的快速发展，数字信号处理是一门广泛应用与许多领域涉及许多学科的工学学科，并且得到了飞速的发展，在如今的数字化时代，它已成为计算机、通信、消费电子等领域的基本器件。
DSP 的发展基本可以分为三个阶段：最初的DSP只是用微处理器来处理，但其处理速度非常慢，根本无法满足人们的需求。
而且只出现在书本上，无法应用在实际中，应用非常的狭窄，一般指用在航空航天、军事上。
第一代DSP芯片TMS32010伴随着半导体技术和集成电路技术的发展而诞生，现在它的运算速度快乐几十倍，在实际中也得到应用，但是它的功耗和尺寸都很大，容量也非常小，而且应用非常不灵活。
但它也给DSP产生了非常的影响，标志着DSP的快速进步。
到80年代中期，随着CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其运算速度和存储容量都得到了很大的提高，称为语音处理和图象硬件处理技术的基础。
第三代DSP芯片出现在80年代后期，运算速度得到飞速的提高，通信、计算机领域也得到了广泛的使用。
DSP不仅在国外，而且最近在中国市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场的一个组成部分，必然具有国际半导体市场的共性。
由于它根植于中国这一特定经济与社会环境的土壤中。
DSP在中国的发展具有非常大的市场。
随着社会的快速发展以及人们对高端产品的喜爱和依赖，以及高端产品给人们带来的乐趣和用途，促使DSP的快速发展。
MMoIP电话、数码相机、数码手表和手持电子设备、汽车电子等数码产品得到广泛的使用。
在中国市场的迅速发展促进了高性能DSP的广泛使用。
中国的电子产品制造商众多，对低成本、易使用的DSP需求巨大。
DSP主要应用在通讯领域、数字影音的产品，这让DSP不得不快速的发展来适应人们的需求，提高自身的价值，未来DSP市场竞争将越趋激烈。
1.3 研究内容本论文是TI公司近年推出的高性能TMS320VC5509的DSP芯片设计滤波器系统，基于DSP的FIR有限冲激响应滤波器，完成了通带边缘频率10KHz，阻带边缘频率22KHz，阻带衰减75dB，采样频率50KHz的FIR低通滤波器。
采用布拉克曼（Blackman）窗函数在MATLAB和CCS上仿真实现FIR低通滤波器。
本论文共分为四个部分，第一章为引言部分，介绍DSP及其滤波器的发展现状；第二章详细FIR滤波器的理论基础，FIR低通滤波器的设计法方法及其算法，以及在MATLAB上的仿真。
介绍DSP的特点、性能指标、软件开发工具、指令系统及硬件结构；第三章介绍了实现FIR滤波器实现的硬件和软件平台以及如何在CCS上的实现。
第四章介绍了本次设计的结果分析；其中第二、三章是本论文的核心部分。
2 FIR滤波器的理论基础2.1 FIR滤波器的特点由于无限长单位冲激响应(IIR)数字滤波器有非常明显的缺点，他的相位是非线性的，若需要线性相位，则要采用全通网络进行相位校正，然而，图象处理以及数据传输都要求有严格的线性相位特性，而有限长单位冲激响应（FIR）滤波器就可以做成严格的线性相位，同时有可以具有任意的幅度特性。
最重要的是FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的，因而滤波器一定是稳定的。
只要经过一定的延时，任何非因果有限长序列都能变成因果有限长序列，因而总能用因果系统来实现，还可以用快速傅里叶变换（FFT ）算法来实现滤波，从而可以提高运算效率。
因此 FIR 滤波器的线性相位是我们研究的重点。
实现数字滤波器的方法有很多：最开始用到的无限长冲激响应IIR 滤波器设计，当然它也有很多数字滤波器的优点，如：可以利用模拟滤波器设计的结果，而模拟滤波器设计有大量图表可查，因此他方便简单，但是它有很明显的缺点，就是想为的非线性，但是要想得到线性相位，那必须通用全通网络进行相位校正，此过程非常复杂且不易实现。
因此上面提到的FIR 滤波器的优点就得到了明显的优势，因此也得到了广泛的使用。
但是要取得很好的衰减特性，FIR 滤波器)(Z H 的阶次比IIR 滤波器的要高。
因此要是对于非线性相位的FIR 滤波器，一般可以用IIR 滤波器来替换，同样幅度特性，IIR 滤波器所需要的阶次比FIR 滤波器的阶次要少得多，所以让我们最感兴趣的是FIR 滤波器的线性相位。
FIR 滤波器具有独到的优点，它可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位。
2.1.1 FIR 滤波器设计的特点（1）系统的单位冲激响应)(n h 在有限个n 值处不为0。
（2）系统函数)(Z H 在0>Z 处只有零点，即有限z 平面只有零点，而全部极点都在0=Z 处，而全部极点都在0=Z 处（因果系统）。
（3）结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中也包含有反馈的递归部分。
最主要的是FIR 滤波器具有严格的线性相位和稳定性，任何非因果有限长序列都能变成因果有限长序列，因而总能用因果系统来实现。
2.1.2 FIR 滤波器的基本结构（1）FIR 数字滤波器的基本原理设)12,1,0)((-=N n n h 为滤波器的冲激响应，输入信号为)(n x ，则FIR 滤波器就是要实现下列差分方程:∑-=-=10)()()(N n m n x m h n y (1)这就是FIR 滤波器的差分方程。