本次视频讲解的是有限冲激响应滤波器算法实验，MATLAB辅助，LCD显示

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实验11

本帖最后由创龙教仪于 2023-5-30 10:28 编辑

1、实验目的

本次教程是基于创龙教仪DSP教学实验箱：TL6748-PlusTEB完成的

本次视频讲解的是有限冲激响应滤波器算法实验。本实验是通过matlab辅助设计滤波器系数，并将实验结果显示在LCD屏幕上。

2、实验原理

FIR滤波器是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。对于一个FIR滤波器系统，它的冲激响应总是有限长的。

带有常系数的FIR滤波器是一种Lti(线性时不变)数字滤波器。冲激响应是有限的意味着在滤波器中没有发反馈。长度为N的FIR输出对应于输入时间序列x(n)的关系由一种有限卷积和的形式给出，最基本的具体形式如下：

有限长单位冲激响应（FIR）滤波器有以下特点：

（1）系统的单位冲激响应h (n)在有限个n值处不为零。

（2）系统函数H(z)在|z|>0处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统）。

（3）结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。设FIR滤波器的单位冲激响应h (n)为一个N点序列，0 ≤ n ≤N -1，则滤波器的系统函数为:H(z)=∑h(n)* z^(-n)，就是说，它有（N-1）阶极点在z = 0处，有（N-1）个零点位于有限z平面的任何位置。

FIR滤波器的设计比较简单，就是要设计一个数字滤波器去逼近一个理想的低通滤波器。通常这个理想的低通滤波器在频域上是一个矩形窗。

在数字信号处理中，傅里叶变换用来求取时域信号的频率成分。因此，通过对特定频率幅度和相位的响应，求取傅里叶变换的逆变换（IDFT），就可以求出满足要求的数字滤波器。

设计FIR滤波器需要提供的参数：

（1）滤波器的类型：低通、高通、带通、带阻

（2）滤波器的采样频率

（3）滤波器的系数个数

（4）阻带衰减（dB）

（5）通带纹波（dB）

（6）过渡带带宽（Hz）

打开 Matlab 软件，并打开"Filter Designed&Analaysis Tool"工具，在弹出的界面中按照所需滤波器修改以下参数：

（1）滤波器类型：低通 Lowpass。

（2）滤波方式：等纹波 FIR（Equiripple）。

（3）滤波器阶数：Specify order（31+1 阶）。

（4）采样频率：1000Hz。

（5）通带截止频率：150Hz。

（6）阻带截止频率：350Hz 。

滤波器设计分析工具

包含滤波器系数的.h头文件

程序使用 DSPLIB 的库来进行FIR滤波，调用的程序源码和使用说明可以安装DSPLIB后查看。调用的FIR滤波函数中，

第一个参数是指向大小为 nr+nh-1 的输入数组的指针。

第二个参数是指向大小为 nh 的系数数组的指针。

第三个参数是指向大小为 nr 的输出数组的指针。

第四个参数是系数个数。

第五个参数是输出样本数

程序使用 DSPLIB 的库来进行FFT运算，调用的程序源码和使用说明可以安装DSPLIB后查看。调用的FFT函数中：

第一个参数是样本中 FFT 的长度

第二个参数是指向数据输入的指针

第三个参数是指向复杂旋转因子的指针

第四个参数是指向复杂输出数据的指针

第五个参数是指向包含 64 个条目的位反转表的指针。如果样本的FFT长度可以表示为 4 的幂

第六个参数是4，否则第六个参数是2

第七个参数是从主FFT开始的样本中的子 FFT偏移索引

第八个参数是样本中主FFT的大小

程序使用 DSPLIB 的库来进行FFT逆变换，调用的程序源码和使用说明可以安装DSPLIB后查看。调用的IFFT函数中：

第一个参数是样本中 FFT 的长度。

第二个参数是指向数据输入的指针。

第三个参数是指向复杂旋转因子的指针。

第四个参数是指向复杂输出数据的指针。

第五个参数是指向包含 64 个条目的位反转表的指针。如果样本的FFT长度可以表示为 4 的幂，

第六个参数是4，否则第六个参数是 2 。

第七个参数是从主FFT开始的复杂样本中的子FFT偏移索引。

第八个参数是样本中主FFT的大小。

3、操作现象

（1）连接仿真器和电脑的USB接口。

（2）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

l 导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

l 编译工程，生成可执行文件

l 将CCS连接实验箱并加载程序

l 程序加载完成后点击运行程序

l 运行程序后，LCD会显示FIR滤波前后的时域波形，上方为100Hz信号与450Hz噪声组成的混合信号，下方为滤波后得到的结果（保留100Hz信号）。

l 点击一下LCD屏幕，会切换频域波形，上方显示原始频域信号+噪声，下方显示滤波后的频域波形，输入波形为一个低频率的正弦波与一个高频的正弦波叠加而成，通过观察频域图可知输入波形中的低频波形通过了滤波器，而高频部分被滤除。

李强 · 2023-6-23 14:42:12

高手。。。。。。。。。。

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