太平天國(guó)法律制度研究

1、太原理工現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院DSP硬件電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱：無線沖擊響應(yīng)IIR濾波器的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)：電子信息12-4 學(xué) 號(hào)：2012101635 姓 名：邵燁 指導(dǎo)教師：賈海蓉、李鴻燕 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院專業(yè)班級(jí)電子信息12-4學(xué)生姓名邵燁課程名稱設(shè)計(jì)名稱無限沖擊響應(yīng)IIR濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師賈海蓉、李鴻燕設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)1. 掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程；2. 了解IIR的原理和特性；3. 熟悉設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理和方法；4. 學(xué)習(xí)IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原理；5. 學(xué)習(xí)使用CCS的波形觀察窗口觀察輸入/輸出信號(hào)波形和頻

2、譜變化情況。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求1. 通過MATLAB來設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，對(duì)它進(jìn)行模擬仿真確定IIR濾波器系數(shù)；2. 用DSP匯編語言及C語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)IIR運(yùn)算，對(duì)產(chǎn)生的合成信號(hào)，濾除信號(hào)中高頻成分，觀察濾波前后的波型變化。主要參考資 料鄒彥等DSP原理及應(yīng)用北京：電子工業(yè)出版社2007年電氣與電子信息類本科規(guī)劃教材李利等DSP原理及應(yīng)用北京：中國(guó)水利水電出版社2007年21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材學(xué)生提交歸檔文件課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)任務(wù)書注：1.課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書說明書圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變

3、。指導(dǎo)教師簽名： 日期：15.01.12 一、設(shè)計(jì)目的1、 掌握數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)過程；2、 了解IIR的原理和特性；3、 熟悉設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的原理和方法；4、 學(xué)習(xí)II R濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原理；5、通過CCS的圖形顯示工具觀察輸入/輸出信號(hào)波形以及頻譜的變化。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容用DSP匯編語言編程，實(shí)現(xiàn)IIR運(yùn)算，對(duì)產(chǎn)生的合成信號(hào)，濾除信號(hào)中高頻成分，觀察濾波前后的波形變化。三、設(shè)計(jì)原理（1）IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)IIR濾波器廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理中。IIR濾波器差分方程的一般表達(dá)式為: 式中x(n)為輸入序列;y(n)為輸出序列;和為濾波器系數(shù).若所有系數(shù)等于0,則為FIR濾波器.IIR濾

4、波器具有無限長(zhǎng)的單位脈沖響應(yīng),在結(jié)構(gòu)上存在反饋回路,具有遞歸性,即IIR濾波器的輸出不僅與輸入有關(guān),而且與過去的輸出有關(guān).將上式展開得出y(n)表達(dá)式為:在零初始條件下,對(duì)上式進(jìn)行z變換,得到:設(shè)N=M,則傳遞函數(shù)為:上式可寫成:該傳輸函數(shù)既有極點(diǎn)又有零點(diǎn)。輸出既依賴于輸入又依賴于過去輸出。IIR所需計(jì)算比FIR少。但是IIR具有穩(wěn)定性問題。對(duì)濾波系數(shù)的量化特別敏感。上式具有N個(gè)零點(diǎn)和N個(gè)極點(diǎn).若有極點(diǎn)位于單位圓外將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定.由于FIR濾波器所有的系數(shù)均為0,不存在極點(diǎn),不會(huì)造成系數(shù)的不穩(wěn)定.對(duì)于IIR濾波器,系統(tǒng)穩(wěn)定的條件如下:若|pi|<1,當(dāng)n時(shí),h(n)0,系統(tǒng)穩(wěn)定;若|p

5、i|>1,當(dāng)n時(shí),h(n),系統(tǒng)不穩(wěn)定.IIR濾波器具有多種形式,主要有:直接型(也稱直接I型)、標(biāo)準(zhǔn)型(也稱直接II型)、變換型、級(jí)聯(lián)型和并聯(lián)型.二階IIR濾波器,又稱為二階基本節(jié),分為直接型、標(biāo)準(zhǔn)型和變換型.對(duì)于一個(gè)二階IIR濾波器,其輸出可以寫成: 直接型(直接I型)根據(jù)上式可以得到直接二型IIR濾波器的結(jié)構(gòu)圖.如圖1所示.共使用了4個(gè)延遲單元().圖1 直接I型二階IIR濾波器直接型二階IIR濾波器還可以用圖2的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn).圖2 直接I型二階IIR濾波器此時(shí),延時(shí)變量變成了w(n).可以證明上圖的結(jié)構(gòu)仍滿足二階IIR濾波器輸出方程.前向通道:反饋通道:將1.2式代入1.1式可得:標(biāo)

6、準(zhǔn)型(直接II型)從圖2可以看出,左右兩組延遲單元可以重疊,從而得到標(biāo)準(zhǔn)二階IIR濾波器的結(jié)構(gòu)圖,如圖3所示.由于這種結(jié)構(gòu)所使用的延遲單元最少(只有2個(gè)),得到了廣泛地應(yīng)用,因此稱之為標(biāo)準(zhǔn)型IIR濾波器.圖3 標(biāo)準(zhǔn)型二階IIR濾波器（2）二階IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)型二階IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)在二階IIR濾波器結(jié)構(gòu)中,標(biāo)準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)是最常見的濾波器結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖4所示:圖4 標(biāo)準(zhǔn)型二階IIR濾波器由結(jié)構(gòu)圖可以寫出反饋通道和前向通道的差分方程:反饋通道: 前向通道: 由以上兩式對(duì)二階IIR濾波器進(jìn)行編程，其中乘法-累加運(yùn)算可采用單操作數(shù)指令或雙操作數(shù)指令,數(shù)據(jù)和系數(shù)可存放在DARAM中,如圖5所示

7、:圖5 雙操作數(shù)數(shù)據(jù)存放和系數(shù)表直接型二階IIR濾波器的實(shí)現(xiàn)二階IIR濾波器可以用直接型結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn).在迭代運(yùn)算中,先衰減后增益,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和魯棒性要好些.直接型二階IIR濾波器的結(jié)構(gòu)如圖6所示:圖6 直接型二階IIR濾波器直接型二階IIR濾波器的脈沖傳遞函數(shù)為:差分方程為：為了實(shí)現(xiàn)直接型濾波,可在DARAM中開辟4個(gè)循環(huán)緩沖區(qū),用來存放變量和系數(shù),并采用循環(huán)緩沖區(qū)方式尋址.這4個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖7所示:圖7 循環(huán)緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)四、總體方案設(shè)計(jì)一個(gè)N階IIR濾波器的傳遞函數(shù)可以表達(dá)為 用差分方程可以表達(dá)為從這個(gè)差分方程表達(dá)式可以看出， 是由兩部分相加構(gòu)成：第一部分是一個(gè)對(duì)輸入的N節(jié)延時(shí)鏈結(jié)構(gòu)

8、，每節(jié)延時(shí)抽頭后加權(quán)相加，也即是一個(gè)橫向結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。第二部分也是一個(gè)N節(jié)延時(shí)鏈的橫向結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，不過它是對(duì)延時(shí)，因此是個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)。從圖中我們可以看到，直接型結(jié)構(gòu)需要2N級(jí)延時(shí)單元。2.IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖；數(shù)字濾波器技術(shù)指標(biāo)數(shù)模指標(biāo)參數(shù)變換模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)數(shù)字濾波器模擬濾波器離散化相應(yīng)的模擬濾波器設(shè)計(jì)3、主要步驟 用CCS編寫好實(shí)驗(yàn)所需的匯編程序、C程序、鏈接命令文件等文件，在CCS中加載，然后在VIEW 選單中 Graph 副選框內(nèi)的Time/Frequency 打開對(duì)話框，修改以下內(nèi)容：查看輸入時(shí)將Start Address改為data_in,查看輸出時(shí)改為out。若要查看頻譜則選

9、為View菜單中的FFT Magnitude選項(xiàng)。五、源程序1、匯編語言源程序(iir.asm)：.global _iir,_init,_outdata_iirbsetfrctsub #1,t0mov t0,mmap(csr)add t0,ar0mov xar2,xdpmov ar2,cdpmov #0,ac0rptcsrmacmz *ar0-,*cdp+,ac0add t0,ar1mov xar3,xdpmov ar3,cdprptcsrmacmz *ar1-,*cdp+,ac0mar *ar1+mov hi(ac0),*ar1mov hi(ac0),t0bclrfrctret_initsu

10、b #1,t0mov t0,mmap(csr)mov #0,ac0rptcsrmov ac0,*ar0+rptcsrmov ac0,*ar1+ret_outdatamov t1,ac0sub #2,ac0mov ac0,mmap(csr)add ac0,ar0rptcsrdelay *ar0-mar *ar0+mov t0,*ar0ret2、鏈接命令文件（.cmd文件）：-stack 0x0500-sysstack 0x0500-heap 0x1000-c-u _Reset-l rts55.libMEMORY PAGE 0:RAM(RWIX): origin=0x000100, length=

11、0x01ff00ROM(RIX): origin=0x020100, length=0x01ff00VECS(RIX): origin=0xffff00, length=0x000200PAGE 2:IOPORT(RWI):origin=0x000000, length=0x020000 SECTIONS .text >ROM PAGE 0 .data >ROM PAGE 0 .bss>RAM PAGE 0 .const>RAM PAGE 0 .sysmem>RAM PAGE 0 .stack >RAM PAGE 0 .cio>RAM PAGE 0 .

12、sysstack>RAM PAGE 0 .switch >RAM PAGE 0 .cinit>RAM PAGE 0 .pinit>RAM PAGE 0 .vectors >VECS PAGE 0 .ioport>IOPORT PAGE 2 3、C程序#include "math.h"#define signal_1_f 500#define signal_2_f 10000#define signal_sample_f 25000#define pi 3.1415926#define IIRNUMBER_L 2#define bufer_

13、L 256int N_L=IIRNUMBER_L; intdata_inbufer_L;int outbufer_L ;int xIIRNUMBER_L+1;int yIIRNUMBER_L+1;int k=0;intbufer=bufer_L;intfBnIIRNUMBER_L=0,0x634a;intfAnIIRNUMBER_L=0xe5c,0xe5c;externintiir(int *x,int *y,int *fAn,int *fBn,int N_L);externintinit(int *,int *,int);externintoutdata(int *,int,int);voi

14、dinputwave();void main()intiirout;inputwave();init(x,y,N_L);while(1)x0=data_ink;iirout=iir(x,y,fAn,fBn,N_L);outdata(out,iirout,bufer);k+;if(k>=bufer_L)k=0;voidinputwave()float wt1;float wt2;inti;for(i=0;i<=bufer_L;i+)wt1=2*pi*i*signal_1_f;wt1=wt1/signal_sample_f;wt2=2*pi*i*signal_2_f;wt2=wt2/signal_sample_f;data_ini=(cos(wt1)+cos(wt2)/2*32768;在CCS內(nèi)編寫以上程序通過加載運(yùn)行等操作得到輸入，輸出的時(shí)域與頻域波形圖。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1、輸入信號(hào)波形屬性時(shí)域波形頻域波形2、輸出信號(hào)波形屬性時(shí)域波形頻域波形七、設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次實(shí)驗(yàn),初步了解了TMS320VC54x芯片，了解設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的原理與方法；掌握數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)仿真方法，了解了IIR的原理和特性,學(xué)習(xí)IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)原