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1 前言本课程是电子信息工程专业的专业基础课，目的为通过对课程设计任务的完成，使学生理解课程教学的理论内容，并且能够掌握和熟悉DSP的开发流程和基本的编程方法。
FIR滤波器具有严格的线性相位特性，由于图像处理、数据传输等以波形携带的信息系统。
在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。
数字滤波是数字信号处理的一个基本方法。
一个DSP芯片执行数字滤波算法的能力，反应了这种芯片的功能大小。
本文介绍了数字滤波器的工作原理，给出了采用窗函数法设计FIR，并利用MATLAB软件进行辅助设计，同时使用CCS应用软件来对一段音频信号进行低通滤波的仿真与调试．从而实现DSP数字低通滤波的设计方法。
FIR数字滤波器广泛地应用于数字信号处理领域,本文对FIR滤波器的工件原理和设计方法进行了简单的介绍。
文中采用窗函数法设计FIR数字滤波器,给出了TMS320VC5402的编程语句及其仿真波形。
2 FIR滤波器基本原理一个截止频率为ωc（rad/s）［1］的理想数字低通滤波器，其表达式是：这个滤波器在物理上是不可实现的，因为冲激响应具有无限性和因果性。
为了产生有限长度的冲激响应函数过截短保留冲激响应，可以加窗函数将其截短，通过截短保留冲激响应的中心部分，就可以获得一个线性相位的FIR滤波器。
例如，使用一个简单的矩形窗设计一个长度N=127，截止频率ωc=π/2的低通滤波器，冲激响应h(n)可表示为：一般来说，FIR数字滤波器输出y(n)的Z变换形式Y(z)与输入x(n)的Z 变换形式之间的关系如下：实现结构如图1所示。
从上面的Z变换和结构图可以很容易得出FIR滤波器的差分方程表示形式。
在实际的FIR滤波器的设计中，一般采用计算机辅助设计。
Matlab是一套功能强大的适应于科学工程计算的可视化高性能语言，他提供了2种窗函数方法设计FIR 滤波器：一种是标准通带滤波器的设计FIR1;一种是多带FIR滤波器的设计FIR2。
函数FIR1只能设计标准的低通、高通、带通和带阻线性相位FIR滤波器。
基于DSP的FIR低通滤波器设计设计四川师范大学本科毕业设计基于DSP的FIR滤波器设计学生姓名333院系名称物理与电子工程学院专业名称电子信息工程班级33333学号33333指导教师完成时间2014年5月10日基于DSP的FIR滤波器设计电子信息工程专业学生姓名曾慧指导教师汪文蝶摘要随着科学技术和信息处理的高速发展，目前数字信号处理已经在电子信息、无线电、自动控制等得到广泛应用。
本文基于DSP完成了FIR低通滤波器设计。
介绍了FIR数字滤波的特点和设计方法以及FIR低通滤波器的设计过程。
主要采用了布拉克曼（Blackman）窗函数实现FIR低通滤波器，并给出了MATLAB仿真结果。
最终基于DSP在TMS320VC5009平台上用C语言编程在CCS软件上实现了通带边缘频率10KHz，阻带边缘频率22KHz，阻带衰减75dB，采样频率50KHz的FIR低通滤波器。
关键词：FIR低通滤波器DSP CCS 窗函数MATLABDSP-based FIR Filter DesignAbstract With the rapid development of science and technology and information processing, the current digital signal processing has been widely applied in electronic information, radio, automatic control.Based on DSP completed the FIR low-pass filter design. Describes the characteristics and design method of FIR digital filter and FIR low-pass filter design process.The main use of Blackman (Blackman) window FIR low-pass filter function implementation, and gives the MATLAB simulation results. Ultimately based on DSP using C language programming on the CCS software platform on TMS320VC5009 filter passband edge frequency 10KHz, stopband edge frequency 22KHz, stop-band attenuation 75dB, FIR 50KHz sampling frequency low-pass.Keywords: FIR low-pass filter window function MATLAB DSP CCS目录摘要 (I)Abstract ............................................................... I I 1 引言 (1)1.1 选题背景与研究意义 (1)1.2 国内外发展 (1)1.3 研究内容 (2)2 FIR滤波器的理论基础 (2)2.1 FIR滤波器的特点 (2)2.1.1 FIR滤波器设计的特点 (3)2.1.2 FIR滤波器的基本结构 (3)2.2 线性相位FIR滤波器的特点 (5)2.3 各种窗函数 (6)2.3.1 窗函数的设计思想 (6)2.3.2几种常用的窗函数介绍 (8)2.4 用窗函数设计法来设计FIR低通滤波器 (9)2.5 MATLAB仿真 (11)3 DSP的实现平台 (13)3.1 DSP硬件开发环境 (13)3.1.2 DSP的硬件结构示意图 (14)3.1.3 TMS320VC5509A基本介绍 (14)3.2 DSP软件开发环境 (14)3.3 CCS实现FIR低通滤波器设计 (16)4 结论 (19)4.1 试验结果分析 (19)4.2 总结 (19)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 引言1.1 选题背景与研究意义随着信息技术和计算机学科的不断发展，数字型号处理从20世纪60年代以来就迅速的发展起来。
题目：利用DSP的FIR滤波器设计数字处理器（DSP）有很强的数据处理能力，它在高速数字信号处理领域有广泛的使用，例如数字滤波、音频处理、图像处理等。
相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等。
使用可编程的DSP芯片实现数字滤波可以通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性，下面主要说明利用TMS320VC54x DSP芯片设计实现FIR数字滤波器。
设计目的意义一个实际的使用系统中,总存在各种干扰，所以在系统设计中,滤波器的好坏将直接影响系统的性能。
使用DSP进行数字处理，可以对一个具有噪声和信号的混合信号源进行采样,再经过数字滤波,滤除噪声,就可以提取有用信号了。
所以说，数字滤波器是DSP最基本的使用领域，熟悉基于DSP的数字滤波器能为DSP使用系统开发提供良好的基础。
技术指标1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带和过渡带的边界点，在该点信号增益下降到规定的下限。
②阻带截频：为阻带和过渡带的边界点，在该点信号衰耗下降到规定的下限。
③转折频率：为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，也常以fc作为通带或阻带截频。
④当电路没有损耗时，固有频率：就是其谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2、增益和衰耗滤波器在通带内的增益并非常数。
①对低通滤波器通带增益，一般指ω=0时的增益；高通指ω→∞时的增益；带通则指中心频率处的增益。
②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。
③通带增益变化量指通带内各点增益的最大变化量，如果通带增益变化量以dB为单位，则指增益dB值的变化量。
3、阻尼系数和品质因数阻尼系数α是表征滤波器对角频率为ω0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标，它是和传递函数的极点实部大小相关的一项系数。
4、灵敏度滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。
数字信号处理课程设计报告设计题目：基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计专业班级学号学生姓名指导教师教师评分目录一、摘要 (1)二、概述 (2)三、系统设计 (3)3.1 DSP 系统原理框图 (3)3.2 DSP 系统各部分分析 (4)四、硬件设计 (5)4.1 硬件整体电路及框图 (5)4.2 硬件各部分组成简介 (6)五、软件设计 (10)5.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构 (10)5.2 FIR 数字滤波器的设计 (10)5.2.1 FIR 滤波器的主要特点 (10)5.2.2 FIR 滤波器设计方法 (10)5.2.3 窗函数法设计的基本思想 (11)5.2.4 用窗函数设计FIR滤波器的步骤 (12)5.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 (13)5.3.1 Matlab软件介绍 (13)5.3.2 用Matlab实现FIR数字滤波器的几种方法 (13)5.4 FFT参数的计算 (17)5.5 DSP程序流程图 (17)六、实验结果 (19)七、个人总结 (21)八、参考文献 (22)附件： (23)数字信号处理课程设计一、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。
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。
基于DSP实现的FIR低通滤波器FIR（有限脉冲响应）低通滤波器是一种常见的数字信号处理（DSP）滤波器。
它的设计和实现非常灵活，可以用于去除数字信号中高频成分，使得信号能在一定的频率范围内进行平滑处理。
FIR低通滤波器有很多种设计方法，其中最简单的方法是基于窗函数设计，例如矩形窗、汉宁窗、布莱克曼窗等。
这些窗函数的选择取决于滤波器的性能要求和频率响应的形状。
在DSP中，FIR低通滤波器的实现可以采用直接形式、级联形式、并行形式和迭代形式等多种结构。
其中直接形式是最简单和直观的实现方式，也是最容易理解和实现的一种结构。
直接形式的FIR低通滤波器由一个延迟线、一组乘法器和加法器组成。
延迟线用于延迟输入信号，乘法器用于对延迟后的信号进行调制，而加法器则将调制后的信号相加得到输出信号。
```----------------------，，，x(n) -->， Delay ，-->， Multiply，-->--+ Sum ，--> y(n)Line ，，，----------------------```在实现过程中，需要注意的是延迟线的设置和乘法器的系数。
延迟线的长度决定了滤波器的阶数，即滤波器对输入信号的响应范围。
乘法器的系数则决定了滤波器的频率响应，可以通过窗函数的选取来确定。
通常，FIR滤波器的实现可以通过查表法或者卷积法来实现。
查表法通过预先计算所有可能的输入组合，并将其存储在一张查找表中，以减少计算量。
卷积法则通过将输入信号和滤波器的冲击响应进行卷积运算来得到输出信号。
当实现FIR低通滤波器时，还需要考虑滤波器的性能指标和算法的优化。
常见的性能指标包括滤波器的截止频率、抗混叠性能、通带和阻带的幅频特性等。
算法的优化可以从以下几个方面考虑：乘法器的系数选择、滤波器结构的选择、滤波器长度的选择和存储器的优化等。
总之，基于DSP实现的FIR低通滤波器是一种常用的数字信号处理滤波器，它可以用于去除数字信号中的高频成分，平滑信号的频谱。
一、课题研究的目的和意义：在信号与信息处理中，提取有用信息需要对信号进行滤波。
借助DSP数字信号处理器的高速运算能力，可以实时地对信号进行数字滤波。
本设计要求利用DSP的DMA方式进行信号采集和信号输出，同时对外部输入的信号进行数字滤波。
掌握利用DSP实现信号实时FIR滤波设计可使学生更加透彻的理解信号的采集方法和滤波方法。
学会利用Matlab对信号进行FIR滤波，掌握Matlab的信号仿真。
同时通过对DSP信号处理器及A/D、D/A 转换器以及DMA的编程，可以培养学生C语言编程能力以及使用DSP硬件平台实现数字信号处理算法的能力。
二、课题研究主要内容：1•基本部分：(1)掌握利用滤波器设计FIR滤波器的方法，并提取滤波器参数。
(2)掌握利用Matlab的信号处理工具箱的使用，以及利用Matlab对信号进行滤波。
⑶设计数字滤波算法，或调用DSPLIB中的滤波函数，实现对信号的滤波。
(4)利用C语言对A/D、D/A进行初始化。
(5)利用C语言对DMA进行初始化。
⑹编写DMA中断服务程序，实现信号的实时滤波。
(7)利用CCS信号分析工具分析信号的频谱成分，确定滤波器的参数2•发挥部分：(1)比较加不同窗和阶数时滤波器的滤波效果。
(2)测试所设计滤波器的幅频特性和相频特性，并与MATLIB下的设计结果进行比较。
(3)在实验板的Line in输入端接入正弦信号，分左右声道分别采集，并分别滤波。
三、要求完成的任务：(1)利用Matlab设计FIR滤波器，并对信号进行滤波。
(2)掌握CCS的安装、设置，工程的建立、工程设置、编译运行和调试方法。
(3)编写C语言程序实现设计要求，并在CCS集成开发环境下调试通过，实现设计所要求。
的各项功能。
(4)利用信号发生器产生输入信号，经DSP运算后正确地在示波器上显示。
(5)按要求撰写课程设计报告。
四、研究方法及技术途径：外部模拟信号先进行A/D转换，利用MCBSP勺接收寄存器接收数据。
基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文研究背景数字信号处理在现代通信、音视频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用，数字滤波器是数字信号处理中的重要内容。
其中FIR数字滤波器是一种常用的滤波器，其具有线性相位和稳定性等特点，在数字信号处理中应用广泛。
因此，本毕业设计将以FIR 数字滤波器为研究对象，结合DSP平台，进行数字滤波器的设计与仿真研究。
研究目标本文旨在设计一种基于DSP的FIR数字滤波器，并且研究其性能和仿真效果。
主要目标包括：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，包括硬件平台和软件开发技术。
2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。
3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，包括硬件和软件两个方面，满足设计要求。
4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，验证设计的正确性和可行性。
5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。
研究方法本研究采用如下方法：1. 研究DSP平台的开发流程和设计方法，包括使用硬件平台和软件开发技术。
2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。
3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，采用Verilog语言描述硬件电路，C语言编写软件程序。
4. 利用模拟工具对FIR数字滤波器进行仿真，测试性能和效果。
5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。
预期结果本研究预期可以达到如下结果：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，能够应用于数字信号处理和嵌入式系统开发等领域。
2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧，能够进行数字信号处理相关工作。
3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，满足设计要求，具有较好的性能和稳定性。
4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，能够验证设计的正确性和可行性。
5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法，具有较好的表达和撰写能力。
基于DSPFIR数字滤波器地设计摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要地组成部分之一，数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成地一种算法或装置，可作为应用系统对信号地前期处理.用DSP芯片实现地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实现地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，具有广阔地发展空间.本文主要研究了数字滤波器地基本理论，并对有限冲击响应数字滤波器FIR地设计和实现进行了分析和研究，尤其是在MATLAB环境下FIR数字滤波器地设计，主要是窗函数法及利用MATLAB地滤波器设计工具地设计方法，并用MATLAB语言编写了可以选择滤波器四种类型及七种窗函数地仿真程序，进行了具体地仿真分析.研究了TI公司地16位定点DSP芯片TMS320C55x地硬件和软件结构特性，编写了DSP地FIR滤波算法，在实验箱上进行了调试仿真。
探讨了利用DSP快速设计FIR 数字滤波器地方法，主要是在MATLAB中调试仿真DSP程序来寻找系数地快速传递法.最后，以TMS320C55x为主芯片设计了一个高性能地FIR数字滤波器系统，主要是时钟信号产生电路、芯片电源供电电路、模数转换和数模转换芯片与C55X连接电路、外挂程序存贮器FLASH电路、扩展RAM存贮器等基本外围电路地设计.关键词:数字信号处理器。
数字滤波器。
FIR。
MATLAB。
TMS320C55xThedesignandanalysisofFIRdigitalfilterbasedonDSPAbstractAdigitalfilter,whichisoneofthemostimportantpartsofdigitalsignalprocessing,isanalgorithmoradevicem adeofdigitalontime-multiplier,adderanddelayofelements.Itcanbeusedtobethepretreatmentofsignalbyapplicationprogram.TheFI RdigitalfilterBasedonDSPhasmanyfeatures,suchasuninfluenced,highaccuracy,goodstabilityandhighlyflexi ble.Thedigitalfilteriswidelyusedinfieldsofspeechimageprocessing,digitalcommunication,spectrumanalysis ,patternrecognitionandautomaticcontrol,etc.Itwillhasbroadspacefordevelopment.Inthispaper,themainlytaskisresearchingthebasi ctheoriesofthedigitalfilter,andanalyzingthedesig ningandrealizationoftheFiniteImpulseResponsedigi talfilter(FIR),especiallythemethodwhichrealizedu nderMATLABenvironment,thewindowfunctionsisprimar ilyintroduced,themethodofusingthedigitalfilterde signtoolsinMATLABisalsoapplied.Italsocompilesapr ocedurewithMATLABlanguagewhichcanselectfoursorts ofdigitalfilterandsevenkindsofwindowfunctions.Then,thispaperresearchesthestructureandproper tyofthe16bitfixed-pointDSPchipTMS320C55x,andwritestheFIRfilterprog ramwhichisdebuggedandsimulatedbyexperiments.Thed esignoftheFIRfilterusingDSPisdiscussed,whichfocu sonthemethodofcoefficienttransmissionoverpassing debuggingtheDSPprograminMATLAB.Finally,adigitalf iltersystemwithpreferablecapabilityisdesignedbas edontheC55x,itsconsistsofthedesignofhardwareinte rface,whichincludingtheclock-generatingcircuit,thechippowersupplycircuit,theA /DandD/Achipconnectinginterface,theFLASHchipconn ectinginterface,extendedRAMconnectinginterfacean dsoon.Keywords:DSP。
基于DSP实现的FIR低通滤波器FIR（Finite Impulse Response）低通滤波器是一种数字信号处理（DSP）算法，用于滤除输入信号中高于一些截止频率的频域成分，并使输出信号只包含低于该截止频率的成分。
FIR低通滤波器通常由一组脉冲响应函数（Impulse Response）的加权和组成，其中权重决定了滤波器的频率响应。
实现FIR低通滤波器的一种常见方法是使用离散时间线性卷积运算。
滤波器的输入信号通过一个延迟线数组，然后与一组权重向量进行内积。
该内积计算的结果即为滤波器的输出。
在DSP领域，用于实现FIR低通滤波器的算法有很多种，其中最常用的是基于迭代结构（Direct Form）的算法。
此算法按照滤波器的脉冲响应函数的长度进行迭代，每次迭代处理输入信号的一个样本。
该算法的优点是实现简单、稳定可靠。
下面是一个基于DSP实现的FIR低通滤波器的伪代码示例：```python#定义滤波器的截止频率和脉冲响应函数长度def cutoff_frequency = 1000 # 截止频率为1kHzdef length = 101 # 脉冲响应函数长度为101#初始化滤波器的权重向量def weights = [0.0] * length#计算滤波器的脉冲响应函数for i in range(length):#计算当前权重对应的频率frequency = i * sampling_rate / length#如果当前频率小于截止频率，则设置权重为1，否则为0weights[i] = 1 if frequency <= cutoff_frequency else 0#初始化输入和输出信号数组def input_signal = [0.0] * signal_lengthdef output_signal = [0.0] * signal_length#循环处理输入信号的每个样本for i in range(signal_length):#延迟线数组移位，并将当前输入样本放入延迟线的第一个位置delay_line[1:] = delay_line[:-1]delay_line[0] = input_signal[i]#计算滤波器的输出output_signal[i] = sum(delay_line * weights)```这段示例代码实现了一个FIR低通滤波器，截止频率为1kHz，脉冲响应函数长度为101、首先，根据截止频率计算出权重向量。
电气控制技术应用设计题目基于DSP的FIR数字低通滤波器设计二级学院电子信息与自动化学院专业电气工程及其自动化班级 113070404学生姓名黄鸿资学号 11307991032学生姓名姜天宇学号 11307991015指导教师蒋东荣时间：2016年8月29日至2016年9月9日考核项目平时成绩20分设计35分报告15分答辩30分得分总分考核等级教师签名一绪论 (3)（一）课题设计的目的 (3)（二）课题内容 (3)（三）设计方法 (3)(四）课程设计的意义 (4)二FIR滤波器基本理论 (4)（一）FIR滤波器的特点 (4)（二）FIR滤波器的基本结构 (4)（三）Chebyshev逼近法 (5)三用MATLAB辅助DSP设计FIR滤波器 (5)（一）利用fir函数设计FIR滤波器并在在MATLAB环境仿真 (6)（二） Matlab中自带工具箱FDATool快速的实现滤波器的设计 (10)1.确定一个低通滤波器指标 (10)2.打开MATLAB的FDATool (10)3.选择Design Filter (11)4.滤波器分析 (11)5.导出滤波器系数 (13)（三）滤波器设计总结 (13)（四）DSP所需文件配置 (14)四基于DSP的FIR滤波器实现 (14)（一）DSP中滤波器的算法实现 (15)1.线性缓冲区法 (15)2.循环缓冲区法 (15)（二）C语言实现FIR (15)（三）CSS仿真调试 (17)（四）滤波器的仿真测试 (18)五 DSP数字滤波器与硬件低通滤波器对比 (21)（一）二阶有源低通滤波电路的构建 (21)（二）二阶低通滤波器参数计算 (22)（三）在protues环境下的仿真测试 (22)（四）实物硬件连接以及测试结果 (22)（五）利用FilterPro的低通滤波器设计 (23)1 选择filter类型 (24)2 滤波器参数设定 (24)3 滤波器的算法选择 (25)4 滤波器的拓扑结构选择 (25)（六） DSP数字滤波器与硬件电路滤波器对比总结 (26)六课程设计总结 (26)参考文献 (28)摘要DSP芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速实现各种数字信号处理算法。
FIR数字滤波器具有严格的线性相位、总是稳定等特点而广泛应用于数字信号处理的各个领域，是一个重要的研究课题。
本文主要研究了低通数字滤波器的基本理论，在MATLAB坏境下设计FIR低通数字滤波器，主要用窗函数法及利用MATLAB的滤波器设计工具的设计方法，编写相应的MATLAB语言，进行具体的仿真分析。
用TMS320C5402的DSP芯片软件，编写了DSP的FIR低通数字滤波算法，用MATLAB中生成的滤波器系数导入DSP中设计的滤波器函数中。
在ccs环境中，首先根据算法编写C语言文件，在编写完成后再编写cmd文件和在库中添加lib文件保证C语言程序文件可以正确编译链接。
DSP的输入信号可以又MATLAB软件进行编写，在程序测试的时候可以导入进行观察。
在这次课程设计末尾，为了验证DSP设计的低通滤波器相对于运算放大器所设计的硬件电路的优势，利用protues软件和FilterPro软件进行硬件电路的设计仿真。
采用信号发生器产生所需信号，利用示波器显示。
将DSP设计的滤波器与硬件设计的滤波器进行比较分析其优劣。
最后根据得到的结果对滤波后的结果进行分析，找出设计过程中存在的问题，并想办法从电路元件或者软件算法方面对其进行一定改良。
通过这次课程设计可以掌握CCS，MATLAB，protues等软件的基本使用和焊接简单电路的动手能力。
关键词：数字低通滤波器 FIR MATLAB TMS320C54XX DSP引言现代生活中，越来越多的电子产品把数字信号处理（DSP)作为技术核心，DSP 已经作为推动数字化进程的动力。
作为数字化最重要的技术之一，DSP无论是在其应用领域的深度还是广度，正在以前所未有的速度发展。
数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器。
随着数字化技术的飞速发展，DSP在电子信息、通信、无线电、自动控制、仪表技术等方面应用广泛。
在数字信号处理中，数字滤波器占有极其重要的位置。
是象处理、指纹识别、模式识别、谱分析等应用中一个基本的处理算法。
在许多信号处理应用中运用数字信号滤波器代替模拟信号滤波器有很大的优势，数字信号滤波器容易实现不同幅度和相位频率特性指标，克服了与模拟信号处理器性能相关的电压漂移、温度漂移和噪声问题。
用DSP实现数字滤波具有稳定性好、精确度高和不受环境影响。
数字滤波器又分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。
FIR滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位等优点，因而在对相位要求比较严格的条件下，采用F1R数字滤波器。
同时，由于在许多场合下，需要对信号进行实时处理，因而对于单片机的性能要求也越来越高。
采用 DSP控制器就可以提高数字信号处理运算的能力，可以对数字信号做到实时处理。
而普通的单片机例如MCS-51难以满足这一要求。
用可编程DSP芯片实现数字滤波的又一优势是:通过修改滤波器的参数十分方便的改变滤波器的特性。
有限长单位冲激响应((FIR)数字滤波器，与传统的通过硬件电路实现的模拟滤波器相比有以下优点:(1)简化了硬件电路的设计，提高了硬件电路的集成度和可靠性。
(2)对干扰信号的抑制能力有了明显提高，这对系统的控制精度和稳定性的提高起到了促进作用。
(3)数字滤波器的参数调节比起模拟滤波器来更加方便、灵活。
(4)数字滤波器可以实现数据的并行处理，提高了系统运行速度。
一绪论（一）课题设计的目的设计的目的首先是为了熟练使用DSP，利用所学的数字信号处理知识设计一FIR滤波器，并在基于DSP平台的仿真软件CCS下通过软件模拟仿真实现基本的滤波功能，其中输入信号和滤波器的各个参数根据设计要求自行确定。
首先可以借助Matlab来产生输入数据，并根据输入信号确定滤波器参数，然后根据产生滤波器参数在CCS下编写程序实现滤波器功能，最后进行滤波器性能的测试，完成本次课程设计。
为了对于设计有帮助首先了解什么是滤波器以及功能和滤波器的基本结构以及工作方式，可以研究滤波器的硬件原理图和数字滤波器的各种算法来加深理解。
（二）课题内容我们小组将课题研究分为两个部分：一部分为简单的滤波器硬件电路的设计仿真与实物焊接测试。
另一部分着重研究DSP中的滤波器程序的编写与使用matlab软件辅助编写输入文件与滤波器系数。
在完成数据的编写之后，首先在ccs环境中根据选择的滤波器的滤波算法用c语言编写相应程序，随后编写asm，smd文件和添加ti库中的lib文件使得编写的c语言程序可以编译链接并且下载到DSP开发板中进行验证。
（三）设计方法数字滤波器的实现方法一般有几种:(1)在通用计算机上软件编程实现。
(2)用加法器、乘法器、延时器设计实现专用的滤波电路。
(3)用单片机实现。
(4)用通用的可编程DSP芯片实现。
(5)用专用的DSP芯片实现。
在这几种方法中，第一种方法的速度比较慢，主要用来进行算法的模拟仿真，只能用于非实时系统;第二种和第五种方法是专用的，应用范围不广;第三种方法比较容易实现人机接口，但系统比较复杂，对乘法运算的速度很慢;第四种方法因DSP芯片的哈佛结构、并行结构、指令系统等结构特点，使得数字滤波器比较好的容易实现。
在这里我们小组采用方法4编写数字滤波器程序框架，使用matlab软件设计滤波器导出系数，最后完成一个完整低通滤波器的设计。
(四）课程设计的意义21世纪是数字化的时代，随着越来越多的电子产品将数字信号处理(PSP)作为技术核心，DSP已经成为推动数字化进程的动力。
DSP的数字处理能力可以解决许多问题，例如电机控制，图像处理等等。
我们的课程设计是研究滤波器，一方面要了解滤波器的原理和不同的实现方式，另一方面学习滤波器如何通过编写程序实现。
最终目的是可以在实际环境之中运用滤波器对于采集的信号进行处理完成滤波要求。
二FIR滤波器基本理论（一）FIR滤波器的特点第一了解数字滤波器的功能，就是把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。
它的实现方法有很多，其中比较常用到的是无限长脉冲响应滤波器 IIR和有限长脉冲响应滤波器FIR两种。
在计算量相等的情况下，IIR数字滤波器比FIR滤波器的幅频特性优越，频率选择性也好。
但是，它有着致命的缺点，其相位特性不好控制。
它的相位特性)是使频率产生严重的非线性的原因。
但是在图像处理、数据传输等波形传递系统中都越来越多的要求信道具有线性的相位特性。
在这方面 FIR滤波器具有它独特的优点，设FIR滤波器单位脉冲响应h(n)长度为N，其系统函数H(z)是H(N-1)次多项式，它在z平面上有(N-1)个零点，原点z=0是(N-1)阶重极点。
因此，H(z)永远稳定，它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。
（二）FIR滤波器的基本结构数字滤波就是将输入的信号序列，按规定的算法进行处理，从而得到所期望的输出序列，H(z)是1z的N-1次多项式，它在z平面内有N-1个零点，同时在原点处有N-1个重极点。
N阶滤波器通常采用N个延迟单元、N个加法器与N+1个乘法器。
另外，若对 h(n)提出一些约束条件，那么可以很容易地使 H(z)具有线性相位，这在信号处理的很多领域是非常重要的。
FIR滤波器的设计任务，是要决定一个转移函数H(z)，使它的频率响应满足给定的要求。
这里所说的要求，除了通带频率p、阻带频率及两个带上的最大和最小衰减p和s外，很重要的一条是保证H(z)具有线性相位。
（三）Chebyshev逼近法窗函数法和频率采样法设计出的滤波器的频率特性都是在不同意义上对所给理想频率特性的逼近。
由数值逼近理论可知，对某个函数f(x)的逼近一般有以下三种方法：插值法(Interpolating Way) 最小平方逼近法(Least Square Approaching Way) 一致逼近法(Consistent Approaching Way) 切比雪夫最佳一致逼近的基本思想是，对于给定区间[a，b]上的连续函数xf，在所有n次多项式的集合n中，寻找一个多项式 p(x)，使它在[a，b]上对xf的偏差和其它一切属于n的多项式 p(x)对f(x)的偏差相比是最小的，即切比雪夫逼近理论，这样的多项式是存在的，且是唯一的，并指出了构造这种最佳一致逼近多项式的方法，就是有名的“交错点组定理”。
三用MATLAB辅助DSP设计FIR滤波器在进行设计过程中首先利用matlab进行滤波器的设计，在这里运用了两种方法进行滤波器的设计，一种为利用matlab自带的fir函数进行设计，并利用matlab自带的命令进行输入信号的编写并且输出输出信号的幅频曲线与相频曲线图。
