基于DSP代码自动生成技术实现FIR低通滤波器
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基于DSP的FIR数字滤波器_(设计实验)(汇编语言)
基于DSP 的FIR 数字滤波器 (设计实验)一、实验目的1.了解FIR （Finite Impulse Response 有限冲激响应）滤波器的原理及使用方法；2.了解使用MATLAT 语言设计FIR 滤波器的方法；3.了解DSP 对FIR 滤波器的设计及编程方法；4.熟悉在CCS 环境下对FIR 滤波器的调试方法； 二、实验原理数字滤波是DSP 的最基本应用，利用MAC （乘、累加）指令和循环寻址可以方便地完成滤波运算。
两种常用的数字滤波器：FIR （有限冲激响应）滤波器和IIR （无限冲激响应）滤波器的DSP 实现。
设FIR 滤波器的系数为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： FIR 数字滤波器的结构如图3.1所示。
1、线性缓冲区法又称延迟线法。
其方法是：对于n=N 的FIR 滤波器，在数据存储器中开辟一个N 单元的缓冲区，存放最新的N 个样本；滤波时从最老的样本开始，每读一个样本后，将此样本向下移位；读完最后一个样本后，输入最新样本至缓冲区的顶部。
以上过程，可以用N=6的线性缓冲区示意图来说明，如图3-2所示图3-2 N=6的线性缓冲区示意图2、循环缓冲区法图3-3说明了使用循环寻址实现FIR 滤波器的方法。
对于N 级FIR 滤波器，在数据存储区开辟一个称为滑窗的具有N 个单元的缓冲区，滑窗中存放最新的N 个输入样本值。
每次输入新的样本时，新的样本将改写滑窗中最老的数据，其他数据则不需要移动。
10()()()(0)()(1)(1)(1)[(1)]N i y n h i x n i h x n h x n h N x n N -==-=+-+---∑Z -1Z -1Z -1y(n)图3-3 FIR滤波器循环缓冲区存储器图三、实验内容与步骤设计一个FIR低通滤波器，通带边界频率为1500Hz，通带波纹小于1dB；阻带边界频率为2000Hz，阻带衰减大于40dB；采样频率为8000Hz。
基于DSP的FIR低通滤波器设计设计
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。
基于dsp的 f.i.r低通滤波器设计
2、增益与衰耗
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。
上式中，Q就是最终确定FIR滤波器的阶数，Q越大，近似程度就越高。对 截尾，实际上就是对 乘上一个矩形窗口 ,即
令z= ,则
其脉冲响应系数为 ， ，…， ， ， ，…， ， 。为使 具有因果性，延时Q个样值，可得：
令n+Q=k，上式成为
令 ,N=2Q,得
式中， 是脉冲响应系数，这里 …, ,…, 。
技术指标
1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带与过渡带的边界点，在该点信号增益下降到规定的下限。②阻带截频：为阻带与过渡带的边界点，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。
以上的几个技术指标是一般滤波器的特性，但在实际应用中，数字滤波器通常用来实现选频操作，因此在利用DSP实现数字滤波器设计中要求的技术指标主要为在频域中给出的幅频响应和相频响应。如下图所示
幅频响应和相频响应特性曲线
对于幅频响应，它的含义是信号通过系统之后的输出信号的幅度与它输入时的信号的幅度的比值，一般以分贝值表示。对于相频响应，含义是信号通过系统之后的输出信号的相位与它输入时的信号的相位之差，在运用线性相频响应指标进行滤波器设计具有如下优点：①只包含实数算法，不涉及复数运算；②不存在延迟失真，只有固定数量的延迟；③可以采用FFT算法，从而提高运行效率；④由于FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长序列，故FIR滤波器没有不稳定的问题,且误差较小。
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。
上式中，Q就是最终确定FIR滤波器的阶数，Q越大，近似程度就越高。对 截尾，实际上就是对 乘上一个矩形窗口 ,即
令z= ,则
其脉冲响应系数为 ， ，…， ， ， ，…， ， 。为使 具有因果性，延时Q个样值，可得：
令n+Q=k，上式成为
令 ,N=2Q,得
式中， 是脉冲响应系数，这里 …, ,…, 。
技术指标
1、数字滤波器的频率参数主要有：①通带截频：为通带与过渡带的边界点，在该点信号增益下降到规定的下限。②阻带截频：为阻带与过渡带的边界点，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。
以上的几个技术指标是一般滤波器的特性，但在实际应用中，数字滤波器通常用来实现选频操作，因此在利用DSP实现数字滤波器设计中要求的技术指标主要为在频域中给出的幅频响应和相频响应。如下图所示
幅频响应和相频响应特性曲线
对于幅频响应，它的含义是信号通过系统之后的输出信号的幅度与它输入时的信号的幅度的比值，一般以分贝值表示。对于相频响应，含义是信号通过系统之后的输出信号的相位与它输入时的信号的相位之差，在运用线性相频响应指标进行滤波器设计具有如下优点：①只包含实数算法，不涉及复数运算；②不存在延迟失真，只有固定数量的延迟；③可以采用FFT算法，从而提高运行效率；④由于FIR滤波器的单位脉冲响应是有限长序列，故FIR滤波器没有不稳定的问题,且误差较小。
基于DSP的FIR数字低通滤波器设计
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学生姓名黄鸿资学号学生姓名姜天宇学号指导教师蒋东荣时间：2016年8月29日至2016年9月9日一绪论 (1)（一）课题设计的目的 (1)（二）课题内容 (2)（三）设计方法 (2)(四）课程设计的意义 (2)二 FIR滤波器基本理论 (3)（一）FIR滤波器的特点 (3)（二）FIR滤波器的基本结构 (3)（三）Chebyshev逼近法 (3)三用MATLAB辅助DSP设计FIR滤波器 (4)（一）利用fir函数设计FIR滤波器并在在MATLAB环境仿真 (4)（二） Matlab中自带工具箱FDATool快速的实现滤波器的设计 (6)1.确定一个低通滤波器指标 (6)2.打开MATLAB的FDATool (6)3.选择DesignFilter (6)4.滤波器分析 (7)5.导出滤波器系数 (7)（三）滤波器设计总结 (7)（四）DSP所需文件配置 (8)四基于DSP的FIR滤波器实现 (8)（一）DSP中滤波器的算法实现 (8)1.线性缓冲区法 (8)2.循环缓冲区法 (9)（二）C语言实现FIR (9)（三）CSS仿真调试 (9)（四）滤波器的仿真测试 (10)五 DSP数字滤波器与硬件低通滤波器对比 (11)（一）二阶有源低通滤波电路的构建 (11)（二）二阶低通滤波器参数计算 (11)（三）在protues环境下的仿真测试 (11)（四）实物硬件连接以及测试结果 (11)（五）利用FilterPro的低通滤波器设计 (12)1 选择filter类型 (12)2 滤波器参数设定 (12)3 滤波器的算法选择 (12)4 滤波器的拓扑结构选择 (12)（六） DSP数字滤波器与硬件电路滤波器对比总结 (12)六课程设计总结 (13)参考文献 (14)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。
DSP实现32阶的FIR数字低通滤波器
32阶的FIR数字低通、高通、带阻滤波器的实现。
对于DSP来说，低通、高通、带阻滤波器实现程序大致相同，只是在于滤波系数不同。
所以我们滤波器系数分别放在三个头文件中，分别对应低通、高通、带阻。
FIR滤波器程序下面为一个FIR低通、带通、高通的通用程序。
HIGHPASS .set 0 ;if you want to use ,please set the value to 1 BANDPASS .set 0LOWPASS .set 1.global start,fir.mmregsCOFF_FIR_START: .sect "coff_fir".if LOWPASS.include "lowpass\lowpass.inc".elseif BANDPASS.include "bandpass\bandpass.inc".else.include "highpass\highpass.inc".endifK_FIR_BFFR .set 32d_data_buffer .usect "fir_bfr",64FIR_DP .usect "fir_vars",0d_filin .usect "fir_vars",1d_filout .usect "fir_vars",100h.asg AR4,FIR_DATA_P.asg AR6,INBUF_P.asg AR7,OUTBUF_P.sect "fir_prog"nopstart:LD #FIR_DP,DP ;加载数据页指针STM #d_data_buffer,FIR_DATA_PRPTZ A,#K_FIR_BFFR-1STL A,*FIR_DATA_P+;置数据缓冲区为0STM #d_filin,INBUF_P;新采样数据指针STM #d_filout,OUTBUF_P;滤波输出指针STM #100h,BKfir_loop:NOP ;Add Breakpoint & porbe pointLD *INBUF_P,A;获得输入采样数据CALL fir ;执行滤波STH A,*OUTBUF_P+%main_end:b fir_loop ;Add Breakpointfir:SSBX SXMSSBX FRCTSTM #d_data_buffer,FIR_DATA_PSTL A,*FIR_DATA_P;将采样数据放入数据缓冲X(n)STM #(d_data_buffer+K_FIR_BFFR-1),FIR_DATA_P fir_task:RPTZ A,#K_FIR_BFFR-1MACD *FIR_DATA_P-,COFF_FIR_START,A;乘加累加，且将数据缓冲区的数据移位。
基于DSP实现的FIR低通滤波器
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。
基于DSP代码自动生成技术实现FIR低通滤波器
图 2 Simulink 模型下 FIR 滤波器模型
对图 2 所示模型运行仿真 ,仿真结果如图 3 所示 。 从滤波后的波形看 ,此滤波器的参数设置比较合理 。
图 1 ET TIC6000 与其他产品之间的关系
3 FIR 低通滤波器实现过程
此系 统 要 求 对 频 率 分 别 为 200 Hz , 600 Hz 和 1 000 Hz ,幅度为 1 的混合正弦信号进行低通滤波 ,保 留 200 Hz 的正弦信号 。采用 Simulink 环境下的 FDA Tool 工具设计 FIR 低通滤波器 。在以下软硬件环境中 设计并通过测试 ,以下软件均采用默认安装路径 ,若软 硬件环境不同 ,相应的参数设置将有很大差别 。
硬件环境 : TMS320C6711 DS K 开发板 、PC 声卡 、 双头音频线等 。
软件环境 : Matlab 7 . 4 ( R2007a) , CCSt udio 3 . 1 , Simulink 61 6 , Real2Time Workshop 61 6 , Target for TI C6000 ( t m ) 31 2 , Link for Code Co mpo ser St udio 31 0 。
图 4 面向 C6711 DS K 目标模型
图 5 实现 FIR 滤波器的硬件平a Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
测试 ·测量 ·自动化 统模型 。三个输入信号模块关键参数设置 :频率分别设 置为 200 Hz ,600 Hz 和 1 000 Hz ;幅度为 1 ;采样频率 为 1 600 Hz 。FDA Tool 关键参数设置 :滤波类型选择 低通 ;阶数为 80 ; 采样频率为 1 600 Hz ; 起始频率为 100 Hz ;截至频率为 500 Hz 。
对图 2 所示模型运行仿真 ,仿真结果如图 3 所示 。 从滤波后的波形看 ,此滤波器的参数设置比较合理 。
图 1 ET TIC6000 与其他产品之间的关系
3 FIR 低通滤波器实现过程
此系 统 要 求 对 频 率 分 别 为 200 Hz , 600 Hz 和 1 000 Hz ,幅度为 1 的混合正弦信号进行低通滤波 ,保 留 200 Hz 的正弦信号 。采用 Simulink 环境下的 FDA Tool 工具设计 FIR 低通滤波器 。在以下软硬件环境中 设计并通过测试 ,以下软件均采用默认安装路径 ,若软 硬件环境不同 ,相应的参数设置将有很大差别 。
硬件环境 : TMS320C6711 DS K 开发板 、PC 声卡 、 双头音频线等 。
软件环境 : Matlab 7 . 4 ( R2007a) , CCSt udio 3 . 1 , Simulink 61 6 , Real2Time Workshop 61 6 , Target for TI C6000 ( t m ) 31 2 , Link for Code Co mpo ser St udio 31 0 。
图 4 面向 C6711 DS K 目标模型
图 5 实现 FIR 滤波器的硬件平a Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
测试 ·测量 ·自动化 统模型 。三个输入信号模块关键参数设置 :频率分别设 置为 200 Hz ,600 Hz 和 1 000 Hz ;幅度为 1 ;采样频率 为 1 600 Hz 。FDA Tool 关键参数设置 :滤波类型选择 低通 ;阶数为 80 ; 采样频率为 1 600 Hz ; 起始频率为 100 Hz ;截至频率为 500 Hz 。
基于DSP的FIR滤波器设计
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
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DSP实现的FIR低通滤波器
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。
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收稿日期 : 2008 01 15
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现代电子技术! 2008 年第 15 期总第 278 期 Sim ulink 基本模块 , 数字信号处理工具箱, 以及专门面 向 T I C6000 的模块组等模块 , 构建算法模型并运行仿 真。并非所有 模块都可以转 化为 DSP 代码 并顺利编 译。例如一些面向 Win32 的程序模 块在转化为 DSP 代码或在 CCS 中进行编译时就会出现无法兼容或找不 到相关头文件等错误提示。 ( 3) 对仿真结果进行评价 , 若仿真结果满意 , 即可 在模型中加入 C6701 EVM 或 C6711 DSK 目标板的输 入输出模块。否则, 重新进行算法设计、 建模、 仿真。 ( 4) 在设计好的面 向具体目标板 的模型中 , 设置 Sim ulat ion 选项, 包括 RT W 中的编译连接等选项。 ( 5) 执行代码自动生成、 编译、 调试并装载到目标 板上运行。 从整个设计过程来看, DSP 开发人员只需在 Mat l ab 中进行 Sim ulink 模型设计、 构建与仿真。省去了编 写、 调试复杂 DSP 代码的过程。下面以实现 FIR 低通 滤波器为例 , 详细阐述应用 ET T IC6000 开发 DSP 代码 的全部过程。
Abstract: T his paper puts fo rw ard a scheme of prog r amming by the method of co mbining M atlab and the technolog y of DSP. T he pr ocess o f code auto g enerat ion and parameter config ur atio n are being descr ibed in a detail by designing F IR low pass filter as an example. T he FIR low pass f ilter desig ned by this metho d has wo rked w ell o n the boar d of T M S320C6711 DSK. T he experimental results indicat e that the effect o f filtering is ev ident w ith DSP code of automatic g ener ation, the devel o pment cycle o f DSP pro gr am is sho rtened and pr og ramming efficiency is impro ved. Keywords: M atlab; DSP; RT W ; ET T I C6000; co de auto g ener atio n
图4
面向 C6711 DSK 目标模型
图5
实现 FIR 滤波器的硬件平台
121
自动化技术
王全来等 : 基于 DSP 代码自动生成技术实现 F IR 低通滤波器
( 2) 依 据 图 4 构 建 如 图 5 所 示 的 硬 件 平 台。 T M S320C6711 DSK 与 P C 通过并口线连接; 信号源由 PC 声卡输出, 经 C6711 DSK A/ D 转换后进行 FIR 低 通滤波, 由 Line OU T 将滤波后信号输出至 PC 声卡 , 最后采集声卡信号, 显示滤波后波形。 3. 3 DSP 代码自动生成 进行 DSP 代码自动生成前 , 首先要安装、 配置相应 的软硬件环境。正确安装、 配置是此系统能够成功运行 的关键。具体配置有如下几个方面 : ( 1) 依据图 5 实现硬件连接。在 BIOS 中将并口传 输模式改为 EP P 模式; 在 DOS 模式下, 运行 C: \ CCS t udio v 3. 1\ C6000\ DSK6X11\ conf test \ dsk6xt st . exe 文件 , 可以检测目标板是否连接正常; 最后检查 P C 声 卡输入输出是否正常。 ( 2) 正确配置 CCS 。点击 Set up CCSt udio V3. 1, 选择 C6711 DSK Po rt 378 EPP M ode 模块, 点击 Add, 设置并口地址为 0x378; 保存设置后退出。 ( 3) 打 开 m yf ilter. mdl 模 型, 展 开 simulat ion > Co nf igurat io n Paramet ers 面 板, 面 板中相应 选项设置 如下 : # Solver 选 项 : Start t ime: 0. 0; St op t ime: inf ; T y pe: F ix ed St ep; So lver: discret e。 ∃ H ar dw are Implement at io n 选项 : Dev ice t y pe: T IC6000; Byt e ordering: Lit t le Endian。 % Real T im e Worksho p 选项 : Syst em t arget file: ccslink g rt . t le; L anguage: C 。 & L ink for CCS 选 项: System st ack size: 8192; Build act io n: Cr eat e pro ject 。 其他选项设置为默认模式。 ( 4) 点击 RT W 面板 Generate code 按 钮, 执行代 码自动生 成过程 , 此时 M at lab 命令窗 口将显 示如下 信息 :
输入输出模块构建如图 4 所示面向 C6711 DSK 目标模 型。 C6711 DSK ADC 与 C6711 DSK DAC 参数采用默 认设置。 FDA T ool 参数与仿真模型中参数保持一致 , 设置完成后将模型保存在 M at lab 默认目录下, 命名为 my filt er. mdl。
DSP 芯片以其低成本、 低功耗、 高运算速度等优势 得到了飞速发展与广泛运用。但目前各 DSP 厂商提供 的开发环境( 如 T I 的 CCS) 大多采用 C/ C + + 或汇编语 言作为开发语言 , 与编写 M atlab 程序相比, 前者要复杂 得多。 Mat lab 是一个强大的分析、 计算和可视化工具 , 且 编程非常方便。 Simulink 是 Mat lab 产品中用来建模、 分析和仿真各种动态系统的图形化工具。通过丰富的 功能模块 , 可以迅速地创建动态系统模型。同时 Simu l ink 也是 Real T ime Wo rkshop( 以下简称 RT W ) 的支 持平台。通 过 RT W 可以 自动 生 成面 向不 同目 标的 代码。 Mat lab 辅助 DSP 进行混合编程, 很多学者作了许 多研究和尝试。文献 [ 1] 提出了由 Mat lab 向 DSP 传送 原始数据以及 DSP 反馈处理后数据的方法 , 充分利用 了 Mat lab 优秀的可视化功能。但仍然要在 DSP 开发 环境中编写复杂的代码。文献 [ 2, 3] 利用工具包 Mat lab L ink for CCS Development T ools ( 以 下 简称
1 引
言
CCSL ink) , 实现了在 M atlab 、 T I 开发环境和 DSP 硬件 间的双向连接 , 极大地降低了开发人员调试 DSP 代码 的难度和工作量。但 CCSL ink 只用于 DSP 程序的 调 试、 数据传递和验证等过程, 同样需要编写复杂的 DSP 代码。而另一工具包 ET T IC6000, 利用 RT W 直接 从 Simulink 模型生成面向 T I C6000 DSP 的高效代码 , 不再需要传统的 DSP 编程过程。本文在此基础上进行 研究 , 设计并自动生成 F IR 低通滤波器的 DSP 代码。 2 ETTIC6000 的功能、 特点及开发 DSP 代码过程 ET T IC6000 是 M at h Wo rks 公司和 T I 公司联合 开发的工具包。利用 RT W 直接从 Sim ulink 模型生成 面向 T I 的 C6701 EVM 和 C6711 DSK 目标板的可执 行文件 或 CCS 工程。在 DSP 代码 自动生成 过程中 , ET T IC6000 必须与 Simulink, RT W, CCS 和 T I 目标板 等软硬件相结合才能充分显现其功能。它们之间的关 系如图 1 所示 [ 4] 。 应用 ET T IC6000 开发 DSP 代码的过程一般经过 如下几步 : ( 1) 概念构思和 DSP 处理算法设计。 ( 2) 在 Simulink 环 境下, 利 用 M at lab 基本模块 ,
自动化技术
王全来等 : 基于 DSP 代码自动生成技术实现 F IR 低通滤波器
基于 DSP 代码自动生成技术实现 FIR 低通滤波器
王全来1, 2 , 厉树忠1 , 严春满1
( 1. 西北师范大学 物理与电 子工程学院 摘 甘肃 兰州 730070; 2. 徐州师范大学 现代教育技术中心 江苏 徐州 221116)
Simulink 模型下 FIR 滤波器模型
对图 2 所示模型运行仿真 , 仿真结果如图 3 所示。 从滤波后的波形看 , 此滤波器的参数设置比较合理。
图3
滤波前后波形对比图
3. 2
图 1 ET T IC6000 与其他产品之间的关系
构建面向 C6711 DSK 目标模型 ( 1) 依据仿真模型利用 ET T IC6000 中 C6711 DSK
FIR Low pass Filter Based on the Technology of Auto generation of DSP Code
W AN G Quanlai1, 2 , L I Shuzho ng 1 , Y A N Chunman 1
( 1. Co llege o f P hy sics a nd Elect ro nic E ngineering , N orthw est Normal Universit y, Lanzho u, 730070, C hina; 2. Modern Educat io nal Technolog ical Center, Xuzhou No rm al University, Xuzhou, 221116, China)
120
现代电子技术! 2008 年第 15 期总第 278 期 Sim ulink 基本模块 , 数字信号处理工具箱, 以及专门面 向 T I C6000 的模块组等模块 , 构建算法模型并运行仿 真。并非所有 模块都可以转 化为 DSP 代码 并顺利编 译。例如一些面向 Win32 的程序模 块在转化为 DSP 代码或在 CCS 中进行编译时就会出现无法兼容或找不 到相关头文件等错误提示。 ( 3) 对仿真结果进行评价 , 若仿真结果满意 , 即可 在模型中加入 C6701 EVM 或 C6711 DSK 目标板的输 入输出模块。否则, 重新进行算法设计、 建模、 仿真。 ( 4) 在设计好的面 向具体目标板 的模型中 , 设置 Sim ulat ion 选项, 包括 RT W 中的编译连接等选项。 ( 5) 执行代码自动生成、 编译、 调试并装载到目标 板上运行。 从整个设计过程来看, DSP 开发人员只需在 Mat l ab 中进行 Sim ulink 模型设计、 构建与仿真。省去了编 写、 调试复杂 DSP 代码的过程。下面以实现 FIR 低通 滤波器为例 , 详细阐述应用 ET T IC6000 开发 DSP 代码 的全部过程。
Abstract: T his paper puts fo rw ard a scheme of prog r amming by the method of co mbining M atlab and the technolog y of DSP. T he pr ocess o f code auto g enerat ion and parameter config ur atio n are being descr ibed in a detail by designing F IR low pass filter as an example. T he FIR low pass f ilter desig ned by this metho d has wo rked w ell o n the boar d of T M S320C6711 DSK. T he experimental results indicat e that the effect o f filtering is ev ident w ith DSP code of automatic g ener ation, the devel o pment cycle o f DSP pro gr am is sho rtened and pr og ramming efficiency is impro ved. Keywords: M atlab; DSP; RT W ; ET T I C6000; co de auto g ener atio n
图4
面向 C6711 DSK 目标模型
图5
实现 FIR 滤波器的硬件平台
121
自动化技术
王全来等 : 基于 DSP 代码自动生成技术实现 F IR 低通滤波器
( 2) 依 据 图 4 构 建 如 图 5 所 示 的 硬 件 平 台。 T M S320C6711 DSK 与 P C 通过并口线连接; 信号源由 PC 声卡输出, 经 C6711 DSK A/ D 转换后进行 FIR 低 通滤波, 由 Line OU T 将滤波后信号输出至 PC 声卡 , 最后采集声卡信号, 显示滤波后波形。 3. 3 DSP 代码自动生成 进行 DSP 代码自动生成前 , 首先要安装、 配置相应 的软硬件环境。正确安装、 配置是此系统能够成功运行 的关键。具体配置有如下几个方面 : ( 1) 依据图 5 实现硬件连接。在 BIOS 中将并口传 输模式改为 EP P 模式; 在 DOS 模式下, 运行 C: \ CCS t udio v 3. 1\ C6000\ DSK6X11\ conf test \ dsk6xt st . exe 文件 , 可以检测目标板是否连接正常; 最后检查 P C 声 卡输入输出是否正常。 ( 2) 正确配置 CCS 。点击 Set up CCSt udio V3. 1, 选择 C6711 DSK Po rt 378 EPP M ode 模块, 点击 Add, 设置并口地址为 0x378; 保存设置后退出。 ( 3) 打 开 m yf ilter. mdl 模 型, 展 开 simulat ion > Co nf igurat io n Paramet ers 面 板, 面 板中相应 选项设置 如下 : # Solver 选 项 : Start t ime: 0. 0; St op t ime: inf ; T y pe: F ix ed St ep; So lver: discret e。 ∃ H ar dw are Implement at io n 选项 : Dev ice t y pe: T IC6000; Byt e ordering: Lit t le Endian。 % Real T im e Worksho p 选项 : Syst em t arget file: ccslink g rt . t le; L anguage: C 。 & L ink for CCS 选 项: System st ack size: 8192; Build act io n: Cr eat e pro ject 。 其他选项设置为默认模式。 ( 4) 点击 RT W 面板 Generate code 按 钮, 执行代 码自动生 成过程 , 此时 M at lab 命令窗 口将显 示如下 信息 :
输入输出模块构建如图 4 所示面向 C6711 DSK 目标模 型。 C6711 DSK ADC 与 C6711 DSK DAC 参数采用默 认设置。 FDA T ool 参数与仿真模型中参数保持一致 , 设置完成后将模型保存在 M at lab 默认目录下, 命名为 my filt er. mdl。
DSP 芯片以其低成本、 低功耗、 高运算速度等优势 得到了飞速发展与广泛运用。但目前各 DSP 厂商提供 的开发环境( 如 T I 的 CCS) 大多采用 C/ C + + 或汇编语 言作为开发语言 , 与编写 M atlab 程序相比, 前者要复杂 得多。 Mat lab 是一个强大的分析、 计算和可视化工具 , 且 编程非常方便。 Simulink 是 Mat lab 产品中用来建模、 分析和仿真各种动态系统的图形化工具。通过丰富的 功能模块 , 可以迅速地创建动态系统模型。同时 Simu l ink 也是 Real T ime Wo rkshop( 以下简称 RT W ) 的支 持平台。通 过 RT W 可以 自动 生 成面 向不 同目 标的 代码。 Mat lab 辅助 DSP 进行混合编程, 很多学者作了许 多研究和尝试。文献 [ 1] 提出了由 Mat lab 向 DSP 传送 原始数据以及 DSP 反馈处理后数据的方法 , 充分利用 了 Mat lab 优秀的可视化功能。但仍然要在 DSP 开发 环境中编写复杂的代码。文献 [ 2, 3] 利用工具包 Mat lab L ink for CCS Development T ools ( 以 下 简称
1 引
言
CCSL ink) , 实现了在 M atlab 、 T I 开发环境和 DSP 硬件 间的双向连接 , 极大地降低了开发人员调试 DSP 代码 的难度和工作量。但 CCSL ink 只用于 DSP 程序的 调 试、 数据传递和验证等过程, 同样需要编写复杂的 DSP 代码。而另一工具包 ET T IC6000, 利用 RT W 直接 从 Simulink 模型生成面向 T I C6000 DSP 的高效代码 , 不再需要传统的 DSP 编程过程。本文在此基础上进行 研究 , 设计并自动生成 F IR 低通滤波器的 DSP 代码。 2 ETTIC6000 的功能、 特点及开发 DSP 代码过程 ET T IC6000 是 M at h Wo rks 公司和 T I 公司联合 开发的工具包。利用 RT W 直接从 Sim ulink 模型生成 面向 T I 的 C6701 EVM 和 C6711 DSK 目标板的可执 行文件 或 CCS 工程。在 DSP 代码 自动生成 过程中 , ET T IC6000 必须与 Simulink, RT W, CCS 和 T I 目标板 等软硬件相结合才能充分显现其功能。它们之间的关 系如图 1 所示 [ 4] 。 应用 ET T IC6000 开发 DSP 代码的过程一般经过 如下几步 : ( 1) 概念构思和 DSP 处理算法设计。 ( 2) 在 Simulink 环 境下, 利 用 M at lab 基本模块 ,
自动化技术
王全来等 : 基于 DSP 代码自动生成技术实现 F IR 低通滤波器
基于 DSP 代码自动生成技术实现 FIR 低通滤波器
王全来1, 2 , 厉树忠1 , 严春满1
( 1. 西北师范大学 物理与电 子工程学院 摘 甘肃 兰州 730070; 2. 徐州师范大学 现代教育技术中心 江苏 徐州 221116)
Simulink 模型下 FIR 滤波器模型
对图 2 所示模型运行仿真 , 仿真结果如图 3 所示。 从滤波后的波形看 , 此滤波器的参数设置比较合理。
图3
滤波前后波形对比图
3. 2
图 1 ET T IC6000 与其他产品之间的关系
构建面向 C6711 DSK 目标模型 ( 1) 依据仿真模型利用 ET T IC6000 中 C6711 DSK
FIR Low pass Filter Based on the Technology of Auto generation of DSP Code
W AN G Quanlai1, 2 , L I Shuzho ng 1 , Y A N Chunman 1
( 1. Co llege o f P hy sics a nd Elect ro nic E ngineering , N orthw est Normal Universit y, Lanzho u, 730070, C hina; 2. Modern Educat io nal Technolog ical Center, Xuzhou No rm al University, Xuzhou, 221116, China)