基于DSP的FIR数字滤波器的设计与实现

DSP FIR 滤波器

淮北师范大学

2011届学士学位论文

基于DSP的FIR数字滤波器的

设计与实现

学院、专业 物理与电子信息学院

电子信息工程

研 究 方 向 数字信号处理

学 生 姓 名

学 号

指导教师姓名 周 建 芳

指导教师职称

2011年04月28日

DSP FIR 滤波器

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与实现

桑建军

淮北师范大学物理与电子信息学院235000

摘要 数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，数字滤波器是由数

字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置，可作为应用系统对信号的

前期处理。用DSP芯片实现的数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及

不受外界影响等特性。因此基于DSP实现的数字滤波器广泛应用于语音图像处

理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。

本文首先介绍了数字滤波器的概念及分类，以及数字滤波器的实现方法。在

理解FIR滤波器的工作原理及其设计方法的基础上，在MATLAB环境下利用矩

形窗设计实现FIR滤波器。然后通过DSP结合CCS2.0软件进行编程，最终实现

了基于DSP的FIR数字低通滤波器的设计。仿真结果表明，基于DSP实现的滤

波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强等优点，并能实现对信号的实时滤波。

关键词 FIR数字滤波器；DSP；窗函数法；MATLAB；TMS320C5402

DSP FIR 滤波器

Design and Realization of FIR digital filter Based on DSP

Sang Jianjun

Department of Physics and Electronic information , Huai Bei Normal University 235000

Abstract A digital filter, which is one of the most important parts of digital signal

processing, is an algorithm or a device made of digital on time-multiplier, adder and

delay of elements. It can be used to be the pretreatment of signal by application

program. The FIR digital filter Based on DSP has many features ,such as

uninfluenced ,high accuracy ,good stability and highly flexible .The digital filter is

widely used in fields of speech image processing, digital communication, spectrum

analysis, pattern recognition and automatic control, etc. It will has broad space for

development.

This paper firstly introduces the concept of digital filter ,classification, and the

realization method of digital filter. On the basis of understanding FIR filters working

principle and design method , we use rectangular window to realize the design of FIR

low-pass filters under the MATLAB environment. Then ,making the design of FIR

digital low-pass filters come true through programming by combination of the DSP

and CCS2.0. The simulation results show that the filter based on DSP realizing have

good stability, high precision, flexibility,etc, and can also realize real-time filtering.

Key words FIR digital filter；DSP；Window method；MATLAB；TMS320C5402

DSP FIR 滤波器

目 次

1 引言 .......................................................................................... 1

1.1 数字滤波器的概念 ............................................................. 1

1.2 数字滤波器的分类 ............................................................. 1

1.3 数字的滤波器的发展及其优越性 ..................................... 2

1.4 数字滤波器的实现方法 ..................................................... 2

2 FIR数字滤波器的设计原理及MATLAB的实现 ................ 4

2.1 FIR数字滤波器的基本网络结构 ...................................... 4

2.2 FIR数字滤波器的设计方法 .............................................. 4

2.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 ............................... 7

3 基于DSP的FIR数字滤波器的设计与实现 ........................ 9

3.1 DSP芯片的概述 ................................................................. 9

3.2 FIR数字滤波器的DSP实现 .......................................... 11

结 论 .......................................................................................... 15

参考文献 ...................................................................................... 16

致谢 .............................................................................................. 17

DSP FIR 滤波器

1 引言

随着信息时代的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术

领域。数字信号在通信、语音、图像、自动控制、雷达、航空航天、医疗和家用

电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理中数字滤波占有极其重要的

地位，与模拟滤波相比，数字滤波具有很多突出优点，比如精确度高、稳定、灵

活、不要求阻抗匹配、容易实现线性相位、还可以避免模拟滤波器无法克服的电

压漂移、温度漂移和噪声偏移等问题。

1.1 数字滤波器的概念

所谓数字滤波器[1]，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算关系改变

输入信号所含频率成分的相对比例,或者滤除某些频率成分的器件。若其系统函数

为h(z),其脉冲响应为h(n)，对输入时间序列x(n)，若输出时间序列为y(n)，则它

们在时域内有如下关系：

y(n)=h(n)*x(n)

在Z域内有如下关系：

y(z)=h(z)*x(z) （1）

式（1）中x(z)、y(z)分别是x(n)、y(n)的z变换。

在频域内有如下关系：

y(jw)=h(jw)*x(jw) （2）

式（2）中h(jw)是数字滤波器的频率特性；x(jw)、y(jw)分别是x(n)、y(n)的频谱，

而w是数字角频率。

1.2 数字滤波器的分类

按照不同的分类方法，数字滤波器有许多种类，但总起来可以分成两大类：

经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器的特点是输入信号中有用的频率成分和希

望滤除的的频率成分各占有不同的频带，通过一个合适的的选频滤波器达到滤波

的目的。例如，输入信号中含有干扰，如果信号和干扰的频带互不重叠，可滤除

干扰得到纯信号。但是，如果信号和干扰的频带互相重叠，则经典滤波器不能有

效滤除干扰，这时就需要采用现代滤波器，例如维纳滤波器，卡尔曼滤波器、自

适应滤波器等最佳滤波器。现代滤波器是根据随机信号的一些统计特性，在某种

最佳准则下，最 …… 此处隐藏：10124字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……