基于DSP的IIR数字滤波器 (设计实验)(汇编语言)(word文档良心出品)

一、实验目的

1.了解IIR（Infinite Impulse Response，无限冲激响应）滤波器原理及使用方法； 2.了解使用MATLAB语言设计IIR滤波器的方法； 3.了解DSP对IIR滤波器的设计及编程方法； 4.熟悉在CCS环境下对IIR滤波器的调试方法；

二、实验原理

IIR数字滤波器的传递函数H(z)为：

其对应的差分方程为：

MH(z)bzii0Ni1Mi1aiziNy(n)bix(ni)aiy(ni)i0i1对于直接形式的二阶IIR数字滤波器，其结构如图４.1

图4.1 IIR数字滤波器结构图

编程时，可以分别开辟四个缓冲区，存放输入、输出变量和滤波器的系数，如图４.2所示。

图4.2 IIR数字滤波器算法图

三、实验内容与步骤

设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器，其采样频率Fs =16kHz，其通频带3.2kHz5.6kHz为阻带，其衰减大于20dB。

输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号，达到滤波效果。 1、IIR滤波器的MATLAB设计

在MATLAB中设计IIR滤波器，程序为： wp=[3.2,4.8];ws=[2.4,5.6];rp=1;rs=20

1

[n,wn]=cheb1ord(wp/8,ws/8,rp,rs) [b,a]=cheby1(n,rp,wn) 设计结果为： N=3

wn =0.4000 0.6000

b0=0.0114747 a0=1.000000 b1=0

a1=0

b2=-0.034424 a2=2.13779 b3=0 a3=0 b4=0.034424 a4=1.76935 b5=0

a5=0

b6=-0.0114747 a6=0.539758

在设计IIR滤波器时，会出现系数≥1的情况，为了用Q15定点小数格式表示系数，可以用大数去所有系数。为避免在累加过程中出现≥1的情况，将系数进一步缩小，为此，在MATLAB中加入：

B=round(b/6*2^15)； A=round(a/6*2^15)； 滤波系数为：

B =63 0 -188 0 188 0 -63 A =5461 0 11675 0 9663 0 2948 2．产生滤波器输入信号的文件

使用CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时，需要输入时间信号x(n)。本 设计输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号。

以下是产生输入信号的C语言程序：

#include #include void main() { int i; double f[256]; FILE *fp;

if((fp=fopen(\"iirin.inc\ {

printf(\"can't open file! \\n\"); return; }

fprintf(fp,\"INPUT: .sect %cINPUT %c\\n\for(i=0;i<=255;i++) {

f[i]=sin(2*3.14159*i*4000/16000)+sin(2*3.14159*i*6500/16000);

}

fclose(fp);

fprintf(fp,\" .word

%1d\\n\

2

}

该程序将产生名为iirin.inc的输入信号程序，内容如下： INPUT: .sect \"INPUT\" .word 0 .word 25486 .word -15136 .word -314 .word -11585 .word 19580 .word 6270 .word -30006 .word 16383

然后，在DSP汇编语言程序中通过.copy汇编命令将生成的数据文件iirin.inc复制到汇编程序中，作为IIR滤波器的输入数据。 3．直接型IIR数字滤波器汇编源程序的编写

直接型IIR数字滤波器汇编程序iir.asm如下： ********直接型IIR数字滤波器通用程序********** N

.title .mmregs .global start .def .copy

start,_c_int00

;IIR滤波器系数

\"IIRIN.inc\" ;输入信号x(n)数据

.set 6

\"diir.asm\"

table

.word 63 .word 0 .word -188 .word 0 .word 188 .word 0 .word -63 .word 0 .word +11675 .word 0 .word +9663 .word 0 .word +2948 .data .usect .usect

\"BN\ \"AN\

\"INBUF\ ;输入缓冲区在数据区0x2400 \"OUTPUT\ ;输出缓冲区在数据区0x2600

BN AN

INBUF .usect OUTPUT .usect .text

3

.asg AR0,INDEX_P

.asg AR2,XN_P .asg AR3,ACOFF_P .asg AR4,YN_P .asg AR5,BCOFF_P

b start nop nop

FRCT

SSBX OVM SSBX SXM STM RPT STM RPT STM RPTZ STM RPT STM STM STM STM RPTB STM STM MAC MAC

#N

;将bi由程序区存放到数据区

#AN+N-1,AR1

;将ai由程序区存放到数据区

#BN+N,AR1

_c_int00

start: SSBX

MVPD #table,*AR1-

#N-1

MVPD #table+N+1,*AR1-

#OUTPUT,AR1

A,#255

STL A,*AR1+

#255

;输出数据缓冲区清零

#INBUF,AR1

;将输入数据由程序区存放到数据区

MVPD #INPUT,*AR1+

#OUTPUT,YN_P #INBUF,XN_P #N-1,INDEX_P #255,BRC

LOOP-1

IIR: SUB A,A

#BN,BCOFF_P #AN,ACOFF_P

RPT #N-1 ;计算前向通道

*XN_P+,*BCOFF_P+,A *XN_P, *BCOFF_P,A

;计算反馈通道

MAR *XN_P-0 ;将AR2指针指向x(n-N) RPT #N-1 MAC STH

*YN_P+,*ACOFF_P+,A

A,*YN_P-0 ;;保存y(n)

LOOP: EEND

B EEND .end

4．IIR滤波器链接命令文件的编写

4

对应以上汇编程序的链接命令文件iir.cmd如下： diir.obj -o diir.out -m diir.map MEMORY {

PAGE 0: ROM: ORIGIN=0080H, LENGTH=1000H PAGE 1: SPRAM: RAM1: RAM2: }

SECTIONS {

.text :>ROM PAGE 0 .data :>DARAM PAGE 1 BN AN

:>DARAM PAGE 1 :>DARAM PAGE 1

ORIGIN=0060H,LENGTH=0020H

DARAM: ORIGIN=0080H, LENGTH=1380H

ORIGIN=2400H, LENGTH=0200H ORIGIN=2600H, LENGTH=0200H

INBUF :>RAM1 PAGE 1 OUTPUT :>RAM2 PAGE 1

}

① 在CCS上建立iir工程并运行iir.out程序。建立iir工程，将iir.asm和iir.cmd添加到工程中，对汇编程序进行汇编、链接；如果有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功后，加载并运行iir.out程序。注意，将iir.asm、iir.cmd、iirin.inc文件和iir.pjt工程文件放在同一文件夹下。

② 观察输入信号的波形及频谱。单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.3所示改变各选项。由.cmd可知输入信号的数据放在数据区0x2400开始的256个单元中。

图4.3 Graph属性设置窗口

单击OK按钮，则显示输入信号的时域波形如图4.4所示。其波形是频率为4000Hz和5000Hz正弦信号的合成信号。

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将图4.3中的Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，则显示输入信号的频谱图。如图4.4所示。

图4.4 输入信号的时域波形和频谱图

③、观察输出信号的波形及频谱。

单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.5所示改变各选项。由.cmd可知输出信号的数据放在数据区0x2600开始的256个单元中。

图4.5 Graph属性设置窗口

将图4.5中的Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，则显示输出信号的频谱图。如图4.6所示。

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图4.6 输出信号的时域波形和频谱图

由实验结果可知，通过IIR滤波器对输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号。

四、实验仪器设备

１.计算机

２.DES-320PP—A教学实验系统

五、思考题

１. 任意输入合成信号，自行设计IIR数字滤波器，达到提取信号的目的。

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