dsp实验报告包含源代码 fir滤波器的实现汇编语言.doc-资料库

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HUNAN UNIVERSITY FIR 滤波器在 DSP 上的仿真实现学生姓名学生学号陶晶 20070820319 专业班级通信工程三班指导老师胡红平 2010 年 12 月 20 日

一、设计目的 1．学习数字滤波器的 DSP 实现原理和 C54X 编程技巧； 2．通过 CCS 的图形显示工具观察输入/输出信号波形以及频谱的变化。二、设计所需仪器 1．PC 一台； 2．Code Composer Studio 1.2 软件； 3．MATLAB 软件； 4．Dev C++软件。三、设计要求 1．设计一个 FIR 低通滤波器，通带边界频率为 1200Hz，采样频率为 8000Hz。 2．设计一个采样频率 Fs 为 8000Hz，输入信号频率为 600Hz 和 3000Hz 的合成信号，通过设计的低通滤波器将 3000Hz 信号滤掉，余下 600Hz 信号。 3．用循环缓冲区和双操作数寻址方法编写实现 FIR 滤波的程序。四、设计原理数字信号处理的最主要的应用领域是数字滤波。数字滤波器被认为是数字信号处理的重要基石。相对于模拟滤波，数字滤波具有以下的优点： * 可以满足滤波器对幅值和相位特性的严格要求，精度高； * 没有电压漂移、温度漂移等问题。基本不受环境影响，稳定性好； * DSP实现的数字滤波器可靠性高，灵活性好。由于数字滤波器具有上述的优点，使得数字滤波器广泛应用于语音处理、图像处理、模式识别、通信等领域。 FIR滤波器的特点FIR滤波器有如下特点： ① 可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格的线性相位特性。 ② FIR滤波器不是递归结构，其单位脉冲响应是有限长的序列，不存在不稳定的问题。 (2) FIR滤波器的设计方法FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率采样设计法。窗函数法是基本的设计方法，采用矩形窗，直接简便，但采用矩形窗存在比较大的Gibbis效应，且矩形窗的第一旁瓣与主瓣衰减了13 dB。在实际应用中，一般采用其他窗函数，比较常用的有：三角窗、巴特利特窗、汉明窗、汉宁窗和布莱克曼窗等。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。

在图中，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。五、设计内容及步骤 1．FIR 滤波器的设计 FIR 滤波器的设计可以用 MATLAB 软件的窗函数法进行，这里选择 Hamming 窗，滤波器的阶数位 10 阶，低通滤波器的截止频率为 1200Hz，程序为： b=fir1(9,1200/8000*2) 得到 FIR 数字滤波器系数 b 为： b0 b4 0.0435 =-0.0053 = 0.2951 0.0435 = -0.0028 0.1695 0.1695 0.2951 = b6 b7 b2 b3 b1 b5 = = = = = b9 -0.0053 = -0.0028 b8 在 DSP 汇编语言中，不能直接输入十进制小数，在 MATLAB 中进行如下转换： h=round(b*2^15) 将系数转换为 Q15 的定点小数形式，为： h0 h5 =1426 = = =9670 5554 =-92 = -92 = h8 h2 h7 1426 -174 5554 h9 h3 h4 h1 h6 = = 9670 =-174 2．产生滤波器输入信号文件利用 C 语言产生输入信号，信号是频率为 600Hz 和 3000Hz 的正弦波合成的波形，文件名为 firinput.c ，具体程序如下： #include #include void main() { int i; double f[256]; FILE *fp; if((fp=fopen("firin.inc","wt"))==NULL)

{ printf("can't open file! \n"); return; } for(i=0;i<256;i++) { f[i]=sin(2*3.14159*i*600/8000)+sin(2*3.14159*i*3000/8000); fprintf(fp," .word %ld\n",(long)(f[i]*32768/2)); } fclose(fp); } 该程序产生名为 firin.inc 的输入信号程序。Firin.inc 文件的部分内容如下： .word 0 .word 19023 .word -3129 .word 27767 .word 15582 ：： .word 21445 .word 4 在 DSP 汇编语言程序中通过.copy 汇编命令将生成的数据文件 firin.inc 复制到汇编程序中，作为 FIR 滤波器的输入数据。 3．编写 FIR 数字滤波器的汇编源程序 FIR 数字滤波器汇编程序 fir.asm 如下： .title "fir.asm" .mmregs .global start .def .def .set .set start _c_int00 1 256 K0 K ;输入样本数据个数 table .sect "table" ;FIR 滤波器系数 N .set 10 ;FIR 滤波器阶数 .word -174,-92,1426,5554,9670,9670,5554,1426,-92,-174

.data input .copy "firin.inc" ;模拟输入在数据存储区 0x2400 output .space 1024 ;输出数据在数据区 0x2500 an 缓冲区 .usect "an",N ;自定义数据空间，作为输入数据 x(n)循环 xn .usect "xn",N ;自定义数据空间，存储 FIR 滤波器的系数 .text _c_int00 b start nop nop start: SSBx FRCT ;小数乘法编程时，设置 FRCT(小数方式)位 STM STM #xn,AR4 #K0,AR0 ;AR4 指向输入数据 x(n)循环缓冲区 RPTZ A,#N-1 ;A=0,重复下一条指令 N 次 STL STM STM RPT A,*AR4+ ;数据循环缓冲区清零 #(xn+N-1),AR4 ;数据循环缓冲区指针指向 x(n-N+1) #an,AR5 #N-1 ;AR5 指向 FIR 系数表指针 ;重复下一条指令 N 次 MVPD #table,*AR5+ ;将 FIR 系数从程序存储器移到数据存储器 #input,AR6 ;AR6 指向模拟输入数据存储空间地址 #output,AR7 ;AR7 指向 FIR 滤波器输出数据存储空间地址 STM STM STM #K-1,BRC RPTBD LOOP-1 ;BRC=k-1 ;块重复 STM LD STL #N,BK *AR6+,A ;FIR 循环缓冲区大小，BK=N ;装载输入数据至累加器 A 中 A,*AR4+% ;用最新的样本值替代最旧的样本值 RPTZ A,N-1 ;重复下一条指令 N 次 MAC STH *AR4+0%,*AR5+0%,A A,*AR7+ LOOP:

EEND B EEND .end 4．编写 FIR 滤波器链接命令文件对应以上汇编程序的链接命令文件 fir.cmd 如下： fir.obj -m fir.map -o fir.out MEMORY { PAGE 0: ROM1(RIX) :ORIGIN=0080H,LENGTH=100H PAGE 1: INTRAM1(RW) :ORIGIN=2400H,LENGTH=0200H INTRAM2(RW) :ORIGIN=2600H,LENGTH=0100H INTRAM3(RW) :ORIGIN=2700H,LENGTH=0100H B2B(RW) :ORIGIN=0070H,LENGTH=10H } SECTIONS { .text .data an xn .stack : : : : : {}>ROM1 PAGE 0 {}>INTRAM1 PAGE 1 {}>INTRAM2 PAGE 1 {}>INTRAM3 PAGE 1 {}>B2B PAGE 1 } 5．在 Code Composer Studio 1.2 软件中将有关程序运行并调试。六、结果及分析 1．输入信号（1）输入信号存储在首地址为 2400H 的存储空间中，如下：

（2）输入信号的波形如下：（3）输入信号的频谱如下：

由频谱图可知：输入信号是频率为 600Hz 和 3000Hz 的正弦波合成的波形 2．输出信号（1）输出信号存储在首地址为 2500H 的存储空间中，如下：（2）输出信号的波形如下：（3）输出信号的频谱，如图 5 所示。

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