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摘要：本文主要介绍基于DSP的数字滤波器的设计，使用CCS5000Simulator实现FTSK数据输入，使用FIR滤波器对FTSK调制信号进行处理，输出需要的波形与频谱。文中采用线性缓冲区和带移位双操作寻址的方法实现FIR滤波器。
关键词：数字滤波器；Matlab；Simulator
前言
一个实际的应用系统中，总存在各种干扰。使用DSP进行数字信号处理时，可以从噪声中提取信号，即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样，然后经过一个数字滤波器，滤除噪声，提取有用信号；数字滤波器是DSP最基本的应用领域，也是熟悉DSP应用的重要环节。在系统设计中，滤波器的好坏将直接影响系统的性能。
FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断输入样本，经延时z-1，作乘法累加，再输出滤波结果y(n)。在这里使用FIR滤波器，它有以下几个特点：
·系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零；
·系统函数H(z)在Izl>O处收敛，在Izl>O处只有零点，有限z平面只有零点，而全部极点都在z=O处；
·结构主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。
本次设计中FTSK输入数据中包含频率为800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz，中心频率为1600Hz，提取该频率的信号。利用Matlab设计一个带通滤波器。具体参数为：采样频率为22050Hz，通带宽度为250Hz，则Fpassl=1475Hz，Fpass2=1725Hz，衰减ldb，过渡带为200Hz则Fstopl=1275Hz，Fstop2=1925Hz，阻带衰减为30db。运行Matlab获得126阶的带通滤波器，并提取系数。
用线性缓冲区和带移位双操作数寻址方法实现FIR滤波器
在这里介绍用线性缓冲区法实现z～，其特点是：
·对于N级的FIR滤波器，在数据存储区中开辟一个称之为滑窗的N个单元的缓冲区，存放最新的N个输入样本。
·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。
在这里N=126，y(n)＝125aix(n-i)
在数据存储区中存放系数a0-a125，并设置线性缓冲区存放输入数据。
SimuIatot仿真结果分析与硬件调试
仿真在系统调试中起着重要作用，TI公司也提供了软件仿真器(simulator)来调试程序。其中提供的探测点(Probe Point)功能非常强大，它是一个开发算法的工具，将计算机文件数据传送到目标板的buffer提供DSP软件应用，同时可以将计算结果输出到计算机文件中供分析，也可以通过CCS提供的图形窗口观察输入输出数据情况。
在本次设计中利用CCS提供的断点和探测点，指定FTSK数据文件的输入点，进行相关设定，同时利用CCS提供的图形窗口观察输入和输出的波形与频谱。运行程序，分别得到输入波形和频谱图(图1)，输出波形和频谱图(图2)，下面分别对这两个图形进行分析。
输入波形和频谱图
由图1输入信号的波形图可以看出，输入是有四个不同频率调制的波形。左边第一种图形在一个周期内占大约1格，而1格所占的时间为0．00605／10=0．605ms，所以周期大约为T1=0．6051=0．605m s，频率为1 652Hz。最右边的图形一个周期内约占0．8格，T2=0．605*0．8=0．484ms，频率约为2066Hz。中间的两个图形在一个周期内分别约占2格和1．3格，周期分别约为T3=0．605。2=1．2 1 m s，频率约为8 26Hz，T4=0．6051．3=0．7865ms，频率约为1271Hz。这四个频率与输人的800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz基本相同。由图中的输入频谱同样可以看出有四个频率的输入波形，其频率分别约为2756。3／10=826．8Hz，2756"4．5／10=1240Hz，2756"6／10=1653Hz，2756*7．5／10=2067Hz，与输入的800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz基本接近。
输出波形和频谱图
由图2中的输出信号波形图可以看出滤出的波形在一个周期中约占1格，而1格所占的时间为0．00605／10=0．605ms。频率约为1652Hz，与要求滤出1600Hz的要求接近。由图2中的频谱图可以看出滤出的频谱图的频率约在第6格，则滤出的频率约为2756*6／10=1659Hz，与所要求滤出1600Hz的要求接近。
根据以上Simulator仿真和结果分析，所设计的滤波器能够很好的满足滤波的要求。Simulator仿真是在进行系统设计中的一个重要环节，有利于提高我们进行硬件调试的成功率。
基于上面的结果，利用TMS320C5402 DSK系统板进行实验。在一个AD／DA转换的主循环中加入所设计的滤波器，调节信号发生器，对示波器进行观察，可以发现所用的滤波器能很好的满足设计要求。但程序的输入与输出数据读写语句要作相应的修改。
结语
在进行数字滤波器设计时，还需要以下几点：
·在用Matlab设计滤波器时采样频率一定要满足奈奎斯特准则。当采用带通滤波器时，通带宽度一般在200～300Hz，衰减一般为1db，过渡带一般在100-250Hz，阻带衰减一般在30db。
·使用探针方法输入数据时，一般要求输入数据是16进制的小数表示，但如果输入10进制的也可以，但需在两次确认之后才可以输入。
·在图形窗口观察结果时，如果所观察的图形不明显，可以通过设置幅度值来改善效果。
总之，滤波器设计是我们实际系统应用中重要的一方面，相比传统的R，L，c元件和运算放大器组成的块滤波器，更有发展的潜力。
关键词：数字滤波器；Matlab；Simulator
前言
一个实际的应用系统中，总存在各种干扰。使用DSP进行数字信号处理时，可以从噪声中提取信号，即对一个具有噪声和信号的混合源进行采样，然后经过一个数字滤波器，滤除噪声，提取有用信号；数字滤波器是DSP最基本的应用领域，也是熟悉DSP应用的重要环节。在系统设计中，滤波器的好坏将直接影响系统的性能。
FIR滤波算法实际上是一种乘法累加运算。它不断输入样本，经延时z-1，作乘法累加，再输出滤波结果y(n)。在这里使用FIR滤波器，它有以下几个特点：
·系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零；
·系统函数H(z)在Izl>O处收敛，在Izl>O处只有零点，有限z平面只有零点，而全部极点都在z=O处；
·结构主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈。
本次设计中FTSK输入数据中包含频率为800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz，中心频率为1600Hz，提取该频率的信号。利用Matlab设计一个带通滤波器。具体参数为：采样频率为22050Hz，通带宽度为250Hz，则Fpassl=1475Hz，Fpass2=1725Hz，衰减ldb，过渡带为200Hz则Fstopl=1275Hz，Fstop2=1925Hz，阻带衰减为30db。运行Matlab获得126阶的带通滤波器，并提取系数。
用线性缓冲区和带移位双操作数寻址方法实现FIR滤波器
在这里介绍用线性缓冲区法实现z～，其特点是：
·对于N级的FIR滤波器，在数据存储区中开辟一个称之为滑窗的N个单元的缓冲区，存放最新的N个输入样本。
·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。
在这里N=126，y(n)＝125aix(n-i)
在数据存储区中存放系数a0-a125，并设置线性缓冲区存放输入数据。
SimuIatot仿真结果分析与硬件调试
仿真在系统调试中起着重要作用，TI公司也提供了软件仿真器(simulator)来调试程序。其中提供的探测点(Probe Point)功能非常强大，它是一个开发算法的工具，将计算机文件数据传送到目标板的buffer提供DSP软件应用，同时可以将计算结果输出到计算机文件中供分析，也可以通过CCS提供的图形窗口观察输入输出数据情况。
在本次设计中利用CCS提供的断点和探测点，指定FTSK数据文件的输入点，进行相关设定，同时利用CCS提供的图形窗口观察输入和输出的波形与频谱。运行程序，分别得到输入波形和频谱图(图1)，输出波形和频谱图(图2)，下面分别对这两个图形进行分析。
输入波形和频谱图
由图1输入信号的波形图可以看出，输入是有四个不同频率调制的波形。左边第一种图形在一个周期内占大约1格，而1格所占的时间为0．00605／10=0．605ms，所以周期大约为T1=0．6051=0．605m s，频率为1 652Hz。最右边的图形一个周期内约占0．8格，T2=0．605*0．8=0．484ms，频率约为2066Hz。中间的两个图形在一个周期内分别约占2格和1．3格，周期分别约为T3=0．605。2=1．2 1 m s，频率约为8 26Hz，T4=0．6051．3=0．7865ms，频率约为1271Hz。这四个频率与输人的800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz基本相同。由图中的输入频谱同样可以看出有四个频率的输入波形，其频率分别约为2756。3／10=826．8Hz，2756"4．5／10=1240Hz，2756"6／10=1653Hz，2756*7．5／10=2067Hz，与输入的800Hz，1200Hz，1600Hz，2021Hz基本接近。
输出波形和频谱图
由图2中的输出信号波形图可以看出滤出的波形在一个周期中约占1格，而1格所占的时间为0．00605／10=0．605ms。频率约为1652Hz，与要求滤出1600Hz的要求接近。由图2中的频谱图可以看出滤出的频谱图的频率约在第6格，则滤出的频率约为2756*6／10=1659Hz，与所要求滤出1600Hz的要求接近。
根据以上Simulator仿真和结果分析，所设计的滤波器能够很好的满足滤波的要求。Simulator仿真是在进行系统设计中的一个重要环节，有利于提高我们进行硬件调试的成功率。
基于上面的结果，利用TMS320C5402 DSK系统板进行实验。在一个AD／DA转换的主循环中加入所设计的滤波器，调节信号发生器，对示波器进行观察，可以发现所用的滤波器能很好的满足设计要求。但程序的输入与输出数据读写语句要作相应的修改。
结语
在进行数字滤波器设计时，还需要以下几点：
·在用Matlab设计滤波器时采样频率一定要满足奈奎斯特准则。当采用带通滤波器时，通带宽度一般在200～300Hz，衰减一般为1db，过渡带一般在100-250Hz，阻带衰减一般在30db。
·使用探针方法输入数据时，一般要求输入数据是16进制的小数表示，但如果输入10进制的也可以，但需在两次确认之后才可以输入。
·在图形窗口观察结果时，如果所观察的图形不明显，可以通过设置幅度值来改善效果。
总之，滤波器设计是我们实际系统应用中重要的一方面，相比传统的R，L，c元件和运算放大器组成的块滤波器，更有发展的潜力。