IIR与FIR滤波器设计与比较要点
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三、设计方案、算法原理说明
（一）硬件原理：
McBSP 是多通道缓冲串行口，他支持全双工通信，双缓冲数据寄存器，允许连 续的数据流。支持传输的数据字长可以是 8 位、12 位、16 位、20 位、24 位或 32 位。并且内置 u 律和 A 律压扩硬件。
McBSP 在结构上可以分为一个数据通道和一个控制通道。数据通道完成数据的 发送和接受。控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号产生、对这 些信号的控制及多通道的选择等。控制通道还负责产生接口信号送往 CPU，产生 同步事件通知 DMA 控制器。
2.IIR 滤波原理： IIR数字滤波器差分方程的一般形式为：
式中ai、bi为滤波系数。当bi全为零时，该滤波器为FIR数字滤波器；当bi 不全为零时，则为IIR滤波器。IIR数字滤波器可用直接型、级联型和并联型三种 基本结构实现，其基本组成单元如图1所示。
对于二阶IIR数字滤波器，其传递函数为： 器输出和输入关系为：
本实验利用 DMA 通道 2 与 McBSP1 通道结合来读取 A\D 转换数据，利用 DMA 通道 3 与 McBSP1 通道结合来将处理后的数据发送至 D\A。
当一组数据处理完后，将数据存放在存储区 out_buffer+frame*0x100 中， 选择 out_buffer+frame*0x100 为 DMA 通道 3 传送数据首地址，并选择源地址工 作在不调整模式。
（二）滤波器的理论设计分析
1.直接存储器访问 DMA： 直接存储器访问(Direct Memory Access，简称 DMA)是 C54x DSP 非常重要的
片上外设， DMA 控制器可以完成数据传输而不影响 CPU，因此数据传输速度快。在要求信号 实时采集和处理的系统中常采用 DMA 方式进行信号采集与传输。
DSP课程设计
实验报告
FIR与IIR滤波的DSP 实现以及二者的比较
指导教师：高海林 院（系）： 电信学院
设计人员： 白雪
学号：07211225
邵辰雪wk.baidu.com
学号：07211243
成绩： 工程设计50 报告20 评语：
答辩30
总分
指导教师签字： 日期：
目录
一、设计任务书…………………………………………………………2 二、设计内容……………………………………………………………2 三、设计方案、算法原理说明…………………………………………2 四、程序设计、调试与结果分析………………………………………11 五、设计（安装）与调试的体会………………………………………32 六、参考文献……………………………………………………………34
在 CCS 集成开发环境中，与 McBSP 相关的头文件有：regs54xx.h、mcbsp54.h。 在这两个头文件中，定义了 McBSP 串行口的寄存器资源及使用方法。
TLC320AD50C 是 TI 公司生产的 SIGMA-DELTA 型的 16 位 A/D、D/A 转换电路， 他的采样速率最高可达 22.05kb/s，内涵抗混叠滤波器和重构滤波器，属于模拟 接口芯片（AIC），它有一个能与多种昂 DSP 芯片相连的同步串行通信接口，其采 样速率课通过 DSP 编程来设置。在 DAC 之前有一个插值滤波器一保证输出信号平
一、设计任务书
在信号与信息处理中，提取有用信息就要对信号进行滤波。利用DSP可以实 时地对信号进行数字滤波。本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输 出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。在滤波时同时用fir与iir滤波器进行 滤波，并比较二者的区别。
二、设计内容
（1） 对DMA进行初始化； （2） 对A/D、D/A进行初始化； （3） 编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波； （4） 利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数，利 用MATLAB设计数字滤波器，提取滤波器参数； （5） 设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的fir 滤波。 （6） 比较加不同窗和阶数时fir滤波器的滤波效果； （7） 设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的iir 滤波。 （8） 比较fir数字滤波器与iir数字滤波器的效果
在 CCS 集成开发环境中，与 TLC320AD50C CODEC 相关的头文件是 codec.h。 在这个头文件中，定义了与 ad50CODEC 相关的枚举变量和库函数。除了可以调用 codec.h 中提供的库函数之外，还可以利用这些枚举变量自己重新编写 codec 函 数，使用枚举变量相互产生所需要的 ad50 寄存器的初始化值。Codec.h 中的库 函数位于函数库 dsk5402.lib 和 drv5402.lib 中。
n时刻IIR数字滤波
其中x(n)是输入序列，y(n)是输出序列，ai、bI为滤波
器系数。因此滤波器的输出可以用硬件乘法器和加法器实现。 在本实验中将IIR滤波器的系统函数H（z）分解为n个二阶IIR滤波器级联的
形式进行运算，这样可以减小量化误差。
3.IIR 滤波函数 本实验信号滤波算法是直接从 TMS320c54XDSPLIB 库中调用 IIR 函数。 IIR 函数调用格式： iircas4(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iircas5(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iircas51(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iir32(DATA *x,LDATA *h,DATA *r,LDATA **d, ushort nbiq, ushort nx); 其中，iircas32 函数用于双精度 IIR 滤波器；iircas4 函数用于二阶级联直
滑，在 ADC 之后有一个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比。AD50C 片内还包括 一个定时器（调整采样率和帧同步延时）和控制器（可编程的增益放大器，锁相 环 PLL，通信协议等）。AD50 有 28 脚的塑料 SOP 封装（带 DW 后缀）和 48 脚的塑 料扁平 QFP 封装（带 PT 后缀），体积较小，适用于便携设备。AD50C 的工作温度 范围是 0-70 摄氏度，单一 5V 电源供电或 5V 模拟电源和 3.3V 数字电源供电，最 大功耗为 120mW。
（一）硬件原理：
McBSP 是多通道缓冲串行口，他支持全双工通信，双缓冲数据寄存器，允许连 续的数据流。支持传输的数据字长可以是 8 位、12 位、16 位、20 位、24 位或 32 位。并且内置 u 律和 A 律压扩硬件。
McBSP 在结构上可以分为一个数据通道和一个控制通道。数据通道完成数据的 发送和接受。控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号产生、对这 些信号的控制及多通道的选择等。控制通道还负责产生接口信号送往 CPU，产生 同步事件通知 DMA 控制器。
2.IIR 滤波原理： IIR数字滤波器差分方程的一般形式为：
式中ai、bi为滤波系数。当bi全为零时，该滤波器为FIR数字滤波器；当bi 不全为零时，则为IIR滤波器。IIR数字滤波器可用直接型、级联型和并联型三种 基本结构实现，其基本组成单元如图1所示。
对于二阶IIR数字滤波器，其传递函数为： 器输出和输入关系为：
本实验利用 DMA 通道 2 与 McBSP1 通道结合来读取 A\D 转换数据，利用 DMA 通道 3 与 McBSP1 通道结合来将处理后的数据发送至 D\A。
当一组数据处理完后，将数据存放在存储区 out_buffer+frame*0x100 中， 选择 out_buffer+frame*0x100 为 DMA 通道 3 传送数据首地址，并选择源地址工 作在不调整模式。
（二）滤波器的理论设计分析
1.直接存储器访问 DMA： 直接存储器访问(Direct Memory Access，简称 DMA)是 C54x DSP 非常重要的
片上外设， DMA 控制器可以完成数据传输而不影响 CPU，因此数据传输速度快。在要求信号 实时采集和处理的系统中常采用 DMA 方式进行信号采集与传输。
DSP课程设计
实验报告
FIR与IIR滤波的DSP 实现以及二者的比较
指导教师：高海林 院（系）： 电信学院
设计人员： 白雪
学号：07211225
邵辰雪wk.baidu.com
学号：07211243
成绩： 工程设计50 报告20 评语：
答辩30
总分
指导教师签字： 日期：
目录
一、设计任务书…………………………………………………………2 二、设计内容……………………………………………………………2 三、设计方案、算法原理说明…………………………………………2 四、程序设计、调试与结果分析………………………………………11 五、设计（安装）与调试的体会………………………………………32 六、参考文献……………………………………………………………34
在 CCS 集成开发环境中，与 McBSP 相关的头文件有：regs54xx.h、mcbsp54.h。 在这两个头文件中，定义了 McBSP 串行口的寄存器资源及使用方法。
TLC320AD50C 是 TI 公司生产的 SIGMA-DELTA 型的 16 位 A/D、D/A 转换电路， 他的采样速率最高可达 22.05kb/s，内涵抗混叠滤波器和重构滤波器，属于模拟 接口芯片（AIC），它有一个能与多种昂 DSP 芯片相连的同步串行通信接口，其采 样速率课通过 DSP 编程来设置。在 DAC 之前有一个插值滤波器一保证输出信号平
一、设计任务书
在信号与信息处理中，提取有用信息就要对信号进行滤波。利用DSP可以实 时地对信号进行数字滤波。本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输 出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。在滤波时同时用fir与iir滤波器进行 滤波，并比较二者的区别。
二、设计内容
（1） 对DMA进行初始化； （2） 对A/D、D/A进行初始化； （3） 编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波； （4） 利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数，利 用MATLAB设计数字滤波器，提取滤波器参数； （5） 设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的fir 滤波。 （6） 比较加不同窗和阶数时fir滤波器的滤波效果； （7） 设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的iir 滤波。 （8） 比较fir数字滤波器与iir数字滤波器的效果
在 CCS 集成开发环境中，与 TLC320AD50C CODEC 相关的头文件是 codec.h。 在这个头文件中，定义了与 ad50CODEC 相关的枚举变量和库函数。除了可以调用 codec.h 中提供的库函数之外，还可以利用这些枚举变量自己重新编写 codec 函 数，使用枚举变量相互产生所需要的 ad50 寄存器的初始化值。Codec.h 中的库 函数位于函数库 dsk5402.lib 和 drv5402.lib 中。
n时刻IIR数字滤波
其中x(n)是输入序列，y(n)是输出序列，ai、bI为滤波
器系数。因此滤波器的输出可以用硬件乘法器和加法器实现。 在本实验中将IIR滤波器的系统函数H（z）分解为n个二阶IIR滤波器级联的
形式进行运算，这样可以减小量化误差。
3.IIR 滤波函数 本实验信号滤波算法是直接从 TMS320c54XDSPLIB 库中调用 IIR 函数。 IIR 函数调用格式： iircas4(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iircas5(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iircas51(DATA *x,DATA *h,DATA *r,DATA **d, ushort nbiq, ushort nx); iir32(DATA *x,LDATA *h,DATA *r,LDATA **d, ushort nbiq, ushort nx); 其中，iircas32 函数用于双精度 IIR 滤波器；iircas4 函数用于二阶级联直
滑，在 ADC 之后有一个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比。AD50C 片内还包括 一个定时器（调整采样率和帧同步延时）和控制器（可编程的增益放大器，锁相 环 PLL，通信协议等）。AD50 有 28 脚的塑料 SOP 封装（带 DW 后缀）和 48 脚的塑 料扁平 QFP 封装（带 PT 后缀），体积较小，适用于便携设备。AD50C 的工作温度 范围是 0-70 摄氏度，单一 5V 电源供电或 5V 模拟电源和 3.3V 数字电源供电，最 大功耗为 120mW。