FIR数字滤波器设计与实现选编.doc

电子科技大学通信与信息工程学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称 DSP设计与实践 电子科技大学教务处制表 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师：向超 实验地点： 实验时间： 一、实验室名称：科B341 二、实验项目名称：FIR数字滤波器设计与实现 三、实验学时：4课时 四、实验原理： FIR滤波器的实现 如果FIR滤波器的冲激响应为h(0)，h(1)， ...，h(N-1)。X(n)表示滤波器在n时刻的输入，则n时刻的输出为： y(n) = h(0)x(n) + h(1)x(n-1） + ... + h(N-1)x[n-(N-1)] 使用MAC或FIRS指令可以方便地实现上面的计算。 图4-1说明了使用循环寻址实现FIR滤波器的方法。为了能正确使用循环寻址，必须先初始化BK，块长为N。同时，数据缓冲区和冲激响应（FIR滤波器的系数）的开始地址必须是大于N的2的最小幂的倍数。例如，N=11，大于N的最小2的幂为16，那么数据缓冲区的第一个地址应是16的倍数，因此循环缓冲区起始地址的最低4位必须是0。 图4-1 FIR滤波器存储器里的数据存储方式 在图4-1中，滤波系数指针初始化时指向h(N-1)，经过一次FIR滤波计算后，在循环寻址的作用下，仍然指向h(N-1)。而数据缓冲区指针指向的是需要更新的数据，如x(n)。在写入新数据并完成FIR运算后，该指针指向x(n-(N-1))。所以,使用循环寻址可以方便地完成滤波窗口数据的自动更新. 使用带MAC指令的循环寻址模式实现FIR滤波器，程序片段如下：(输入数据在AL中,滤波结果在AH中) STM #1,AR0 ; AR0=1 STM #N,BK ; BK=N,循环寻址BUFFER大小为N STL A,*FIR_DATA_P+% ; 更新滤波窗口中的采样数据 RPTZ A,#(N-1) ;重复MAC指令N次,先将A清零 MAC *FIR_DATA_P+0%,*FIR_COFF_P+0%,A ; 完成滤波计算。 ；注意FIR滤波系数存放在数据存储区 另一种方法是利用C54x系列芯片的提供的FIRS指令来实现FIR滤波器。图4-2为一种有限单位冲激响应呈现对中心点对称的FIR滤波器。长度为N 的线性相位FIR滤波器的输出表达式为： 图4-2 N阶均衡FIR滤波器框图 要利用FIRS指令,需要将输入数据缓冲分成两个,循环缓冲区大小寄存器的值设为N/2。图4-3显示了输入序列在两个循环缓冲器里的存储情况。设辅助寄存器AR2指到缓冲区1（Buffer1）的顶部，AR3指到缓冲区2（Buffer2）的底部。每次进行滤波之前,应先将缓冲区1顶部的数据移到缓冲区2的底部,新来的一个样本存储到缓冲区1中时,并对缓冲区1指针AR2加1(使用循环寻址)。处理器然后使用FIRS指令进行乘加运算，即h(0){x(0)+x(-N+1}。当然,在使用FIRS指令前,需要预先计算一次求和,以初始化A 。在RPTZ重复指令和循环寻址的配合下,完成FIR滤波.滤波完成后，需要对两个数据缓冲的指针进行修正，以便对下一个点进行处理。将Buffer1的指针减1和Buffer2的指针减2，使他们指向各自缓冲的数据队列的最后。 使用带FIRS指令的循环寻址模式实现FIR滤波器，程序片段如下：(输入数据在AL中,滤波结果在B中) STM #1,AR0 ； AR0=1 STM #（N/2）,BK ； BK=N/2,循环寻址BUFFER大小为N MVDD *ar2, *ar3 ； 更新Buffer2 STL A, *ar2+% ； 更新滤波窗口中的采样数据 ADD *ar2+0% , *ar3+0% ； 初始化A RPTZ B, #(N/2-1) ； 重复FIRS指令N/2次,先将B清零 FIRS *ar2+0%, *ar3+0%,filter_coff+N/2 ；完成滤波计算。注意FIR ；滤波系数存放在程序存贮区，filter_coff为系数起始地址 MAR *ar2-% ； 修改Buffer1指针 MAR *+ar3(-2)% ； 修改Buffer2指针 图4-3 16点FIRS滤波数据