FIR_IIR滤波器设计与DSP实现.doc

南京航空航天大学 研究生DSP实验 实验报告 实验名称：FIR/IIR滤波器设计与DSP实现学生： 学生： 实验地点： 2015年月 一、实验目的 1、掌握数字滤波器的设计过程 2、了解FIR/IIR的原理和特性 3、熟悉设计FIR/IIR数字滤波器的原理和方法 二、实验内容 1、通过MATLAB设计确定FIR/IIR滤波器系数 2、DSP初始化 3、A/D采样 4、FIR/IIR运算，观察滤波前后的波形变化 三、实验背景知识 1、FIR基础理论 FIR数字滤波器是一种非递归系统，其冲激响应h(n)是有限长序列，其差分方程表达式为： N为FIR滤波器阶数。 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。为了是滤波器满足线性相位条件，要求其单位脉冲响应h(n)为实序列，且满足偶对称或奇对称条件，即h(n)=h(N-1-n)或h(n)=-h(N-1-n)。这样，当N为偶数时，偶对称线性相位FIR滤波器的差分方程表达式为 由此可见，FIR滤波器不断的对输入样本x(n)延时后，再做乘法累加计算，将滤波器结果y(n)输出。因此，FIR实际上是一种乘法累加运算。而对于线性相位FIR而言，利用线性相位FIR滤波器系数的对称性，可以采用结构精简的FIR结构将乘法器数目减少一半。 2、IIR基础理论 IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为 假设M≤N，当M＞N时，系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数ai和bi，它是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。 3、本实验中FIR算法公式 4、本实验中IIR算法公式 四、实验要求 对带有噪声的不同输入信号（正弦波、方波、三角波）进行FIR/IIR滤波，观看滤掉噪声后的波形。 五、实验程序功能与结构说明 1、DEC5502_Filter.c：这是实验的主程序，包含了系统初始化，音频芯片各控制寄存器的初始化，A/D采样程序； 2、FIR_Filter：滤波子程序； 3、AIC.c：音频芯片各控制寄存器的初始化； 4、E2PROM_Function.c：包含对IIC的各操作函数； 5、I2C.c：进行I2C初始化； 6、mcbsp.c：配置mcbsp； 7、SEED_DEC5502.cmd：声明了系统的寄存器配置与程序各段的连接关系。 六、FIR/IIR实验步骤 1、打开CCS，进入CCS的操作环境； 2、装入DEC5502_FIR.pjt工程文件，添加SEED_DEC5502.gel文件，进行调试 3、打开DEC5502_Filter.c文件，修改SAMPLELONG宏定义。有3个选择。1表示256点FFT运算，2表示512点FFT运算，3表示1024点FFT运算。 4、编译、生成DEC5502_Filter.out文件，装载程序DEC5502_Filter.out； 5、本实验需要设置实验箱信号源。通过液晶屏和键盘，设置信号源：当液晶屏上出现“通讯自检不成功，请复位系统”时，按下“Enter”键，进入“信号发生器设置”。 在“信号发生器设置”这一菜单下： “通道”设为“0”； “信号类型”可以根据需要任意选择； “信号频率”和“信号振幅”可在屏幕下方“有效输入”限定的范围内任意输入； “电压偏移”设为0； “信号发生器开关”设为“开启”。此时便有信号输入音频芯片AIC2的输入端。 6、打开DEC5502_Filter.c文件，在最后两行设置断点。 7、运行程序，程序停在第一个断点处，表明数据采集完成；继续运行程序，程序停在第二个断点处，表明滤波完成。可以观察收到的数据和显示的图像。 DataBuffer数组显示的是原始信号图像；DDataBuffer数组显示的是滤波后信号图像。 七、实验数据图像显示 1、FIR音频滤波 2、IIR音频滤波 八、实验中遇到的问题 1、连接音频信号发生器后无信号输出 解决办法：首先将音频端口连接电脑音频输出端，以判断是否是机箱问题；调整通道，最终得到音频信号。 九、参考文献 [1] 戴明桢、周建江，TMS320C54x数字信号处理器结构原理及应用，北航出版社，2001年 [2] Sanjit K.Mitra，数字信号处理-基于计算机的方法，电子工业出版社，2012.1 [3] SEED-DTK5502 实验手册 1 南京航空航天大学研究生DSP实验报告