dsp課程設(shè)計--基于tms320vc5509 dsp的fir濾波器設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　課程設(shè)計名稱： DSP原理與應(yīng)用 </p><p>　　系 ： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　班 級： 通信

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　成 績： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　開課時間：

3、 學(xué)年 學(xué)期</p><p>　　基于TMS320VC5509 DSP的FIR濾波器設(shè)計</p><p>　　一、實踐的目的和要求</p><p><b>　　1、實踐的目的</b></p><p>　　（1）了解TMS320055x DSP匯編語言的特點，掌握TMS320C55x DSP常用的開發(fā)工具，掌握集成

4、開發(fā)環(huán)境CCS的使用及利用CCS進行程序開發(fā)的一般過程。</p><p>　　（2）熟悉FIR濾波器工作原理及編程。 </p><p>　?。?）掌握匯編語言程序的編寫方法，匯編器和鏈接器的用法，利用匯編指令實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理器。</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)使用CCS圖形觀察窗口觀察和分析語音波形及其頻譜。</p><p>　　通過該課

5、程的學(xué)習(xí)為今后從事使用DSP技術(shù)在通訊、控制等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用、研究和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，為進入社會增加一種工作技能。 </p><p><b>　　2、實踐的要求</b></p><p>　　設(shè)計要求：已知信號的采樣頻率為8000hz，設(shè)計一個29階的低通濾波器，濾波器的通帶截止頻率為2800hz，阻帶截止頻率為3100hz。</p><p>

6、　?。?）學(xué)生首先自己參照指導(dǎo)書完《FIR算法實驗》，認真閱讀實驗中的源程序，深刻理解FIR濾波的原理及具體實現(xiàn)方法，包括含噪信號的生成，濾波后信號的輸出重點理解FIR濾波器的實現(xiàn)（循環(huán)尋址的實現(xiàn)）。</p><p>　　（2）在理解原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計自己的濾波器。</p><p>　?、僭O(shè)計一定參數(shù)的濾波器</p><p>　　用MATLAB設(shè)計濾波器，使用fir

7、2函數(shù)設(shè)計濾波器，注意，在函數(shù)中，其截止頻率均用歸一化頻率表示。</p><p>　?、诘玫綖V波器的系數(shù)后，按照循環(huán)尋址的原理，參照給出的實驗程序，編寫具體的濾波器實現(xiàn)程序。</p><p>　?、壅{(diào)試程序，測試平臺的性能。觀察相應(yīng)得含噪信號波形及去噪后的信號波形，濾波器的波形。經(jīng)反復(fù)調(diào)試，使濾波器達到預(yù)計的結(jié)果。</p><p><b>　　二、實踐原理

8、：</b></p><p>　　1、DSP芯片 </p><p>　　數(shù)字濾波是語音處理、圖像處理、模式識別、頻譜分析等應(yīng)用中的基本處理算法。用DSP芯片實現(xiàn)數(shù)字濾波除了具有穩(wěn)定性好、精確度高、不受環(huán)境影響等優(yōu)點外，還具有靈活性好等特點。如圖2-1為c5509引腳圖。</p><p>　　2-1 VC5509引腳圖</p><p&

9、gt;<b>　　2、設(shè)計：</b></p><p>　　過渡帶寬度=阻帶邊緣頻寬-通帶邊緣頻率</p><p><b>　　采樣頻率：</b></p><p>　　f1=通帶邊緣頻率+（過渡帶寬度）/2</p><p>　　理想低通濾波器脈沖響應(yīng)：</p><p>　　h1

10、[n]=sin(nΩ1)/n/π</p><p>　　根據(jù)要求，選擇布萊克曼窗，窗函數(shù)長度為：</p><p>　　N=5.98fs/過渡帶寬度</p><p><b>　　選擇N=30</b></p><p>　　w[n]=0.42+0.5cos(2πn/30)+0.8cos(4πn/24)</p>&l

11、t;p><b>　　濾波器脈沖響應(yīng)為：</b></p><p>　　h[n]=h1[n]w[n]|n|<=12</p><p>　　h[n]=0|n|>12</p><p>　　根據(jù)上面計算，各式算出h[n],然后將脈沖響應(yīng)值移位為因果序列。</p><p>　　完成的濾波器的差分方程為：</p&

12、gt;<p>　　y[n]=-0.001x[n-2]-0.002x[n-3]-0.002x[n-4]+0.01x[n-5]-0.009x[n-6]-0.018x[n-7]-0.049x[n-8]-0.02x[n-9]+0.11x[n-10]+0.28x[n-11]+0.64x[n-12]+0.28x[n-13]-0.11x[n-14]-0.02x[n-15]+0.049x[n-16]-0.018x[n-17]-0.009x

13、[n-18]+0.01[n-19]-0.002x[n-20]-0.002x[n-21]+0.001x[n-22]</p><p><b>　　3、 程序流程圖</b></p><p><b>　　三、實踐步驟</b></p><p>　　1、設(shè)計一定參數(shù)的濾波器 </p><p>　　編寫濾波器程序

14、，首先要算出各個所需要的系數(shù)，然后編譯程序，完成濾波的功能。用MATLAB設(shè)計濾波器，使用fir2函數(shù)設(shè)計濾波器，注意，在函數(shù)中，其截止頻率均用歸一化頻率表示。</p><p>　　已知信號的采樣頻率為8000hz，設(shè)計一個29階的低通濾波器，濾波器的通帶截止頻率為2800hz，阻帶截止頻率為3100hz。在函數(shù)中，其截止頻率均用歸一化頻率表示。</p><p>　　歸一化頻率的計算方法：

15、f=實際頻率/(采樣頻率/2)，則將截止頻率歸一化后的截止頻率值為0.7、0.775。 </p><p>　　程序代碼： f=[0 0.7 0.775 1];</p><p>　　m=[1 1 0 0];</p><p>　　b=fir2(28,f,m)</p><p>　　結(jié)果： b= 0.0010 -0.0015 0.001

16、1 0.0013 -0.0059 0.0092 -0.0047 -0.0107</p><p>　　0.0306 -0.0372 0.0101 0.0578 -0.1501 0.2307 0.7373 0.2307</p><p>　　-0.1501 0.0578 0.0101 -0.0372 0.0306

17、 -0.0107 -0.0047 0.0092</p><p>　　-0.0059 0.0013 0.0011 -0.0015 0.0010</p><p>　　2．濾波器的設(shè)計程序</p><p>　　include "myapp.h"</p><p>　　#include "

18、;ICETEK-VC5509-EDU.h"</p><p>　　#include "scancode.h"</p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#define FIRNUMBER 29</p><p>　　#define SIGNAL1F 2800</p&

19、gt;<p>　　#define SIGNAL2F 3100</p><p>　　#define SAMPLEF 8000</p><p>　　#define PI 3.1415926</p><p>　　float InputWave();</p><p>　　float FIR();</p><p>

20、;　　float fHn[FIRNUMBER]={ </p><p>　　b= 0.0010 -0.0015 0.0011 0.0013 -0.0059 0.0092 -0.0047 -0.0107</p><p>　　0.0306 -0.0372 0.0101 0.0578 -0.1501 0.2307 0.7373

21、 0.2307</p><p>　　-0.1501 0.0578 0.0101 -0.0372 0.0306 -0.0107 -0.0047 0.0092</p><p>　　-0.0059 0.0013 0.0011 -0.0015 0.0010</p><p><b>　　};</b&g

22、t;</p><p>　　float fXn[FIRNUMBER]={ 0.0 };</p><p>　　float fInput,fOutput;</p><p>　　float fSignal1,fSignal2;</p><p>　　float fStepSignal1,fStepSignal2;</p><p>

23、;　　float f2PI;</p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　float fIn[256],fOut[256];</p><p>　　int nIn,nOut;</p><p><b>　　main()</b></p><p><b

24、>　　{</b></p><p>　　nIn=0; nOut=0;</p><p>　　f2PI=2*PI;</p><p>　　fSignal1=0.0;</p><p>　　fSignal2=PI*0.1;</p><p>　　fStepSignal1=2*PI/30;</p>&l

25、t;p>　　fStepSignal2=2*PI*1.4;</p><p>　　while ( 1 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fInput=InputWave();</p><p>　　fIn[nIn]=fInput;</p><p>　　nIn++; n

26、In%=256;</p><p>　　fOutput=FIR();</p><p>　　fOut[nOut]=fOutput;</p><p>　　nOut++;/* break point */</p><p>　　if ( nOut>=256 )</p><p><b>　　{</b&

27、gt;</p><p><b>　　nOut=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　float InputWav

28、e()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for ( i=FIRNUMBER-1;i>0;i-- )</p><p>　　fXn[i]=fXn[i-1];</p><p>　　fXn[0]=sin((double)fSignal1)+cos((double)fSignal2)/6.0;&l

29、t;/p><p>　　fSignal1+=fStepSignal1; </p><p>　　if ( fSignal1>=f2PI )fSignal1-=f2PI;</p><p>　　fSignal2+=fStepSignal2;</p><p>　　if ( fSignal2>=f2PI )fSignal2-=f2PI;<

30、;/p><p>　　return(fXn[0]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　float FIR()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　float fSum;</p><p><b>　

31、　fSum=0;</b></p><p>　　for ( i=0;i<FIRNUMBER;i++ )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fSum+=(fXn[i]*fHn[i]);</p><p><b>　　}</b></p><p&

32、gt;　　return(fSum);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　5．調(diào)試程序，測試平臺的性能</p><p>　　語音信號的FIR濾波</p><p>　　#include "5509.h"</p><p>　　#include "u

33、til.h"</p><p>　　#include "audio.h"</p><p>　　// AIC23 Control Register addresses</p><p>　　#define AIC23_LT_LINE_CTL 0x00 // 0</p><p>　　#define AI

34、C23_RT_LINE_CTL 0x02 // 1</p><p>　　#define AIC23_LT_HP_CTL 0x04 // 2</p><p>　　#define AIC23_RT_HP_CTL 0x06 // 3</p><p>　　#define AIC23_ANALOG_AUDIO_CT

35、L 0x08 // 4</p><p>　　#define AIC23_DIGITAL_AUDIO_CTL 0x0A // 5</p><p>　　#define AIC23_POWER_DOWN_CTL 0x0C // 6</p><p>　　#define AIC23_DIGITAL_IF_FORMAT 0x0E // 7<

36、/p><p>　　#define AIC23_SAMPLE_RATE_CTL 0x10 // 8</p><p>　　#define AIC23_DIG_IF_ACTIVATE 0x12 // 9</p><p>　　#define AIC23_RESET_REG 0x1E // F - Writing 0 to this re

37、g triggers reset</p><p>　　// AIC23 Control Register settings</p><p>　　#define lt_ch_vol_ctrl 0x0017 /* 0 */</p><p>　　#define rt_ch_vol_ctrl 0x0017 /* 1 */</p>

38、;<p>　　#define lt_ch_headph_ctrl 0x0079 /* 2 */</p><p>　　#define rt_ch_headph_ctrl 0x0079 /* 3 */</p><p>　　#define alog_au_path_ctrl 0x0000 /* 4 */</p><p>　

39、　#define digi_au_path_ctrl 0x0000 /* 5 */</p><p>　　#define pow_mgt_ctrl_ctrl 0x0002 /* 6 */</p><p>　　#define digi_au_intf_ctrl 0x000D /* 7 */</p><p>　　#define au_F

40、S_TIM_ctrl 0x0000 /* 8 MCLK=12MHz, Sample Rate setting */</p><p>　　#define digi_intf1_ctrl 0x0001 /* 9 */</p><p>　　#define digi_intf2_ctrl 0x00FF /* 10 */</p><p

41、>　　#define DIGIF_FMT_MS 0x40</p><p>　　#define DIGIF_FMT_LRSWAP 0x20</p><p>　　#define DIGIF_FMT_LRP 0x10</p><p>　　#define DIGIF_FMT_IWL

42、 0x0c</p><p>　　#define DIGIF_FMT_FOR 0x03</p><p>　　#define DIGIF_FMT_IWL_16 0x00</p><p>　　#define DIGIF_FMT_IWL_20 0x04</p><p>　　#define

43、 DIGIF_FMT_IWL_24 0x08</p><p>　　#define DIGIF_FMT_IWL_32 0xc0</p><p>　　#define DIGIF_FMT_FOR_MSBRIGHT 0x00</p><p>　　#define DIGIF_FMT_FOR_MSLEFT 0x01</p

44、><p>　　#define DIGIF_FMT_FOR_I2S 0x02</p><p>　　#define DIGIF_FMT_FOR_DSP 0x03</p><p>　　#define POWER_DEV 0x80</p><p>　　#define POWER_CLK

45、 0x40</p><p>　　#define POWER_OSC 0x20</p><p>　　#define POWER_OUT 0x10</p><p>　　#define POWER_DAC 0x08</p><p&g

46、t;　　#define POWER_ADC 0x04</p><p>　　#define POWER_MIC 0x02</p><p>　　#define POWER_LINE 0x01</p><p>　　#define SRC_CLKOUT

47、 0x80</p><p>　　#define SRC_CLKIN 0x40</p><p>　　#define SRC_SR 0x3c</p><p>　　#define SRC_BOSR 0x02</p><p>　　#define S

48、RC_MO 0x01</p><p>　　#define SRC_SR_44 0x20</p><p>　　#define SRC_SR_32 0x18</p><p>　　#define SRC_SR_8 0x0c</p&g

49、t;<p>　　#define ANAPCTL_STA 0xc0</p><p>　　#define ANAPCTL_STE 0x20</p><p>　　#define ANAPCTL_DAC 0x10</p><p>　　#define ANAPCTL_BYP

50、 0x08</p><p>　　#define ANAPCTL_INSEL 0x04</p><p>　　#define ANAPCTL_MICM 0x02</p><p>　　#define ANAPCTL_MICB 0x01 </p><p

51、>　　#define DIGPCTL_DACM 0x08</p><p>　　#define DIGPCTL_DEEMP 0x06</p><p>　　#define DIGPCTL_ADCHP 0x01</p><p>　　#define DIGPCTL_DEEMP_DIS

52、 0x00</p><p>　　#define DIGPCTL_DEEMP_32 0x02</p><p>　　#define DIGPCTL_DEEMP_44 0x04</p><p>　　#define DIGPCRL_DEEMP_48 0x06</p><p>　　#define

53、 DIGIFACT_ACT 0x01</p><p>　　#define LT_HP_CTL_LZC 0x80</p><p>　　#define RT_HP_CTL_RZC 0x80</p><p>　　void AIC23_Write(unsigned short regaddr, uns

54、igned short data)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char buf[2];</p><p>　　buf[0] = regaddr;</p><p>　　buf[1] = data;</p><p>　　I2C_Write(I2C_AI

55、C23, 2, buf);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void McBSP0_InitSlave()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PC55XX_MCSP pMCBSP0 = (PC55XX_MCSP)C55XX_MSP0_ADDR;&

56、lt;/p><p>　　// Put the MCBSP in reset</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> spcr1, 0);</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> spcr2, 0);</p><p>　　// Config frame parameters (32 bit, single p

57、hase, no delay)</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> xcr1, XWDLEN1_32);</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> xcr2, XPHASE_SINGLE | XDATDLY_0);</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> rcr1, RWDLEN1_32);</p&

58、gt;<p>　　Write(pMCBSP0 -> rcr2, RPHASE_SINGLE | RDATDLY_0);</p><p>　　// Disable int frame generation and enable slave w/ext frame signals on FSX</p><p>　　// Frame sync is active high,

59、data clocked on rising edge of clkx</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> pcr, PCR_CLKXP);</p><p>　　// Bring transmitter and receiver out of reset</p><p>　　SetMask(pMCBSP0 -> spcr2, SPCR2

60、_XRST);</p><p>　　SetMask(pMCBSP0 -> spcr1, SPCR1_RRST); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void AIC23_Init()</p><p><b>　　{</b></p><p&g

61、t;　　I2C_Init();</p><p>　　// Reset the AIC23 and turn on all power</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_RESET_REG, 0);</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_POWER_DOWN_CTL, 0); </p><p>　　

62、AIC23_Write(AIC23_ANALOG_AUDIO_CTL, ANAPCTL_DAC | ANAPCTL_INSEL);// 使用麥克風(fēng)音源</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_DIGITAL_AUDIO_CTL, 0);</p><p>　　// Turn on volume for line inputs</p><p>　　AI

63、C23_Write(AIC23_LT_LINE_CTL,0x000);</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_RT_LINE_CTL,0x000);</p><p>　　// Configure the AIC23 for master mode, 44.1KHz stereo, 16 bit samples</p><p>　　// Use 12

64、MHz USB clock</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_DIGITAL_IF_FORMAT, DIGIF_FMT_MS | DIGIF_FMT_IWL_16 | DIGIF_FMT_FOR_DSP);</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_SAMPLE_RATE_CTL, SRC_SR_44 | SRC_BOSR | SRC_MO);</

65、p><p>　　// Turn on headphone volume and digital interface</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_LT_HP_CTL, 0x07f); // 0x79 for speakers</p><p>　　AIC23_Write(AIC23_RT_HP_CTL, 0x07f);</p>&

66、lt;p>　　AIC23_Write(AIC23_DIG_IF_ACTIVATE, DIGIFACT_ACT);</p><p>　　// Set McBSP0 to be transmit slave</p><p>　　McBSP0_InitSlave();</p><p><b>　　}</b></p><p&g

67、t;　　void AIC23_Disable()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PC55XX_MCSP pMCBSP0 = (PC55XX_MCSP)C55XX_MSP0_ADDR;</p><p>　　I2C_Disable();</p><p>　　// Put the MCBSP in

68、 reset</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> spcr1, 0);</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> spcr2, 0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　#define AUTIODATALEFT 0x0d000</p>&

69、lt;p>　　#define AUTIODATARIGHT 0x17000</p><p>　　int *pAudioLeft,*pAudioRight;</p><p>　　int www=0;</p><p>　　void AIC23_Mixer()</p><p><b>　　{</b></p>

70、<p>　　PC55XX_MCSP pMCBSP0 = (PC55XX_MCSP)C55XX_MSP0_ADDR;</p><p>　　int left, right;</p><p>　　int *pl,*pr,nAudioCount;</p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　

71、pAudioLeft=pl=(int *)AUTIODATALEFT;</p><p>　　pAudioRight=pr=(int *)AUTIODATARIGHT;</p><p>　　nAudioCount=0;</p><p>　　for ( i=0;i<NX;i++) x[i]=0;</p><p>　　for ( i=0;i&

72、lt;NH+2;i++) db[i]=0;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (!ReadMask(pMCBSP0 -> spcr2, SPCR2_XRDY));// 等待數(shù)據(jù)傳輸完成</p><p>

73、;　　(*pl)=left = Read(pMCBSP0 -> ddr1);// 讀入左聲道數(shù)據(jù)</p><p>　　right = Read(pMCBSP0 -> ddr2);// 讀入右聲道數(shù)據(jù)</p><p>　　x[NX-1]=left/16;// 防止濾波時數(shù)據(jù)溢出</p><p>　　fir2(x, h, r, db, NX,

74、NH);// 調(diào)用濾波程序計算當(dāng)前輸出</p><p>　　(*pr)=r[NX-1];// 數(shù)組r的最后一個單元為當(dāng)前輸出</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> dxr1, left);// 將原始數(shù)據(jù)送左聲道輸出</p><p>　　//Write(pMCBSP0 -> dxr1, r[NX-1]);// 將原始數(shù)據(jù)

75、送左聲道輸出</p><p>　　Write(pMCBSP0 -> dxr2, r[NX-1]);// 將經(jīng)過濾波后的數(shù)據(jù)送右聲道輸出</p><p>　　nAudioCount++; pl++; pr++;// 循環(huán)使用緩沖區(qū)</p><p>　　if ( nAudioCount>=1024 )</p><p><

76、b>　　{</b></p><p>　　nAudioCount=0;// break point</p><p>　　pl=pAudioLeft;</p><p>　　pr=pAudioRight;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for ( i=0

77、;i<NX-1;i++ )// 重新調(diào)整輸入序列(供fir2使用)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　x[i]=x[i+1];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p

78、><b>　　}</b></p><p><b>　　實驗結(jié)果</b></p><p><b>　　四、心得體會</b></p><p>　　這次課程設(shè)計實現(xiàn)了一個簡單的FIR濾波器的設(shè)計。通過這一個星期的課程設(shè)計，我學(xué)到了很多的東西,不僅鞏固了我以前所學(xué)過的知識, 還讓我學(xué)到很多在書本上所沒有

79、學(xué)到過的知識。 同時通過這次課程設(shè)計，我了解了FIR濾波器的原理，熟練掌握了MATLAB的操作，不僅是我學(xué)到了知識，更鍛煉了我的動手能力。也進一步認識了CCStudio軟件的使用，了解了各種窗函數(shù)對濾波器特性的影響。</p><p>　　在這次課程設(shè)計的過程中，我遇到不少的問題,比如剛開始,計算機上的CCS軟件無法與試驗箱正常相連，通過對其他同學(xué)的幫助，解決了問題；其次在輸入命令的時候也遇到了些問題，經(jīng)常會輸錯，

80、不過經(jīng)過慢慢的調(diào)試，最后得出正確的結(jié)果。這才使我明白了理論與實際相結(jié)合是很重要的。</p><p>　　總的來說,這次的課程設(shè)計使我對DSP課程有了全面的認識,對CCS和MATLAB的知識又有了深刻的理解,更讓我感受到只有在充分理解課本知識的前提下,才能更好的應(yīng)用工具。因此，本次課程設(shè)計我受益匪淺。</p><p>　　這是本學(xué)期的第二個課程設(shè)計，現(xiàn)在深切體會到課程設(shè)計在大學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中

81、是多么的重要，它使我們在實踐中了鞏固了所學(xué)的知識、鍛煉了自己的動手能力同時又拓展了知識，它讓我學(xué)到了很多在課堂上根本就學(xué)不到的知識,開闊了視野，增長了見識，也為以后的學(xué)習(xí)工作打下了堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　1、瑞泰公司.ICETEK-VC5509A開發(fā)實驗平臺系列使用說明書[M].2007</p>

82、<p>　　2、鄒彥.DSP原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2006</p><p>　　3、張雄偉.DSP芯片的原理與開發(fā)利用[M].北京:電子工業(yè)出版社.2007</p><p>　　4、丁玉美 高西全.數(shù)字信號處理(第二版)[M].西安: 西安電子科技大學(xué)出版社.2000. </p><p>　　5、程佩青.數(shù)字信號處理教程[M].北京：清