文档介绍：基于DSP的FIR滤波器的设计与实现
摘要
DSP技术一般指将DSP 处理器用于完成数字信号处理的方法与技术。目前的DSP芯片以其强大的数据处理功能在通信和其他信号处理领域得到广泛注意并已成为开发应用的热点技术。许多领域对于数字信号处理器的应用都是围绕美国德州仪器所开发的DSP处理器来进行的。DSP芯片是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器。主要应用是实时快速的实现各种数字信号处理算法,如卷积及各种变换等。其中利用DSP来实现数字滤波器就是很重要的一种应用,本文深入研究基于美国德州仪器公司(TI)TMS320C5410 DSP芯片的滤波器系统软件实现方法,用窗口设计法实现FIR滤波器,给出了MATLAB仿真结果,并在以TI TMS320C5410为微处理器的DSK上实现,实验结果表明滤波结果效果良好,达到了预期的性能指标,用时间抽取法实现的FFT/ IFFT算法,介绍了自适应滤波器的基本原理及应用,并对LMS算法进行了深入的研究。
关键词:DSP;TMS320C5410;FIR滤波器;FFT/IFFT;自适应滤波器
目录
1 绪论 3
引言 3
课题背景及研究意义 4
课题背景 4
研究意义 4
国内外相关领域的研究 5
主要研究内容 6
2 DSP及其开发环境 7
DSP系统的构成 7
DSP系统硬件电路图 8
TI DSP介绍 9
10
11
3 FIR滤波器的设计 13
FIR滤波器的基本理论 13
FIR滤波器的特点 13
FIR滤波器的常规设计方法 14
窗函数法 14
Chebyshev逼近法 16
FIR滤波器的MATLAB实现 17
带通滤波器的MATLAB实现 17
低通滤波器的MATLAB实现 19
4 FIR滤波器的应用及其DSP实现 21
FFT/IFFT算法程序及应用 21
FFT设计方法 21
FFT算法的实现 22
FFT算法的仿真和测试结果 24
FIR滤波器的DSP的实现 25
FIR滤波器的实现方法 25
FIR滤波器的软件设计及其调试 26
参考文献 31
附录A MATLAB程序 32
附录B FFT的DSP实现程序 35
1 绪论
引言
随着信息时代和数字世界的到来,数字信号处理已成为如今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。数字信号处理(DSP)包括两重含义:数字信号处理技术(Digital Signal Processing)和数字信号处理器(Digital Signal Processor)。数字信号处理(DSP)是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法、对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理,借以达到提取信息和便于应用的目的,其应用范围涉及几乎所有的工程技术领域。
在数字信号处理的应用中,数字滤波器很重要而且得到了广泛的应用。按照数字滤波器的特性,它可以被分为线性与非线性、因果与非因果、无限长冲击响应(IIR)与有限长冲击响应(FIR)等等。其中,线性时不变的数字滤波器是最基本的类型;而由于数字系统可以对延时器加以利用,因此可以引入一定程度的非因果性,获得比传统的因果滤波器更灵活强大的特性;IIR 滤波器的特征是具有无限持续时间冲激响应,这种滤波器一般需要用递归模型来实现,因而有时也称之为递归滤波器,而FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间,在工程实际中可以采用递归的方式实现,也可以采用非递归的方式实现,但其结构主要还是是非递归结构,没有输出到输入的反馈,并且FIR滤波器很容易获得严格的线性相位特性,避免被处理信号产生相位失真,而线性相位体现在时域中仅仅是h(n)在时间上的延迟,这个特点在图像信号处理、数据传输等波形传递系统中是非常重要的,且不会发生阻塞现象,能避免强信号淹没弱信号,因此特别适合信号强弱相差悬殊的情况。相对于IIR滤波器,FIR滤波器有着易于实现和系统绝对稳定的优势,因此得到广泛的应用;对于时变系统滤波器的研究则导致了以卡尔曼滤波为代表的自适应滤波理论的产生。自适应滤波即利用前一时刻已获得的滤波器参数等结果,自动地调节(更新)现时刻的滤波器参数,以适应信号和噪声未知的统计特性,或者随时间变化的统计特性,从而实现最优滤波。几种主要的自适应滤波器为:最小均方(LMS)自