IIR数字滤波器的DSP实现

湖南科技大学

信息与电气工程学院

《课程设计报告》

题目：IIR数字滤波器的DSP实现

专业：电子信息工程

班级：电子二班

*名：***

学号： **********

指导教师：***

2015年 1月 8 日

信息与电气工程学院

课程设计任务书

2014—2015学年第一学期

专业：电子信息工程班级：电子二班学号： 1104030205姓名：高二奎

课程设计名称： DSP原理及应用

设计题目： IIR数字滤波器的DSP实现

完成期限：自 2015 年 1 月 1 日至 2015 年 1 月 8 日共 1 周

设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：

1、设计目的：通过课程设计，使学生综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高，并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展。通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法。通过课程设计树立正确的设计思想，提高学生分析问题、解决问题的能力。通过课程设计训练学生的设计基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准与规范等。

2、要求：

1．熟悉DSP处理器及其结构性能，掌握DSP芯片配套开发工具的使用方法。2．按要求设计出硬件电路。

3．画出硬件连接原理图，并对硬件工作原理进行说明。

4．给出软件流程图及编写程序，每一条指令的后面附上相应的注释。

5．进行软、硬件调试，检查是否达到相关的功能。

6．写出调试方法。

7．设计报告结尾附上心得体会。

3、主要内容：熟悉5410DSP的MCBSP的使用，了解AD50的结构，掌握AD50各寄存器的意义及其设置，掌握AD50与DSP的接口，AD50的通讯格式及AD50的DA实验。

指导教师（签字）：

批准日期：年月日

目录

一、摘要 (3)

二、数字滤波器介绍和IIR数字滤波器的理论分析 (3)

2.1数字滤波器介绍 (3)

2.2IIR滤波器的设计方法及原理 (4)

三、DSP软件的简单介绍 (6)

3.1DSP系统的特点 (6)

3.2DSP系统的设计流程 (7)

3.3DSP系统的开发工具CCS (7)

四、TMS320C5402的介绍 (9)

五、基于DSP的IIR程序设计及软件调试 (11)

5.1IIR程序设计 (11)

5.2软件调试结果 (13)

六、总结和心得 (15)

七、参考文献·······················································

一、摘要

随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理已经成为高速实时处理的一项关键技术，广泛应用在语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。

数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。

DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。

传感器数字信号处理是利用传感器对模拟信号或数字信号进行采集并把其转换成计算机可识别的电信号，并利用计算机对信号进行处理以达到计算机辅助控制或是计算机自动控制的目的。

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IIR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IIR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，文章结合TM320C5509的结构特点，介绍了一种IIR滤波器在TM320C5509中的实现方法。文中程序已经过硬件验证，仿真结果表明该设计符合要求。

关键词数字滤波；IIR；DSP；TM320C5509；MATLAB

二、数字滤波器介绍和IIR数字滤波器的理论分析

2.1数字滤波器介绍

数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。输入数字信号（数字序列）通过特定的运算转变为输出的数字序列，因此，数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。描述离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程只是给数字信号滤波器提供运算规则，使其按照这个规则完成对输入数据的处理。时域离散系统的频域特性:,

其中、分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性（或称为频谱特性）,是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤波器的频域响应。输入序列的频谱经过滤波后,因此，只要按照输入信号频谱的特点和处理信号的目的，适当选择，使得滤波后的满足设计的要求，这就是数字滤波器的滤波原理。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。IIR 数字滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应，需要用递归模型

来实现，其差分方程为：

系统函数为：

设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z)，使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标，即符合给定的通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减系数和阻带衰减系数。

2.2IIR滤波器的设计方法及原理

IIR滤波器差分方程的一般表达式为:

式中x(n)为输入序列;y(n)为输出序列;和为滤波器系数.若所有系数等于0,则为FIR滤波器.

IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应,在结构上存在反馈回路,具有递归性,即IIR滤波器的输出不仅与输入有关,而且与过去的输出有关.

将上式展开得出y(n)表达式为: