第6章应用程序设计 内容提要 数字信号处理主要面向密集型的运算,包括乘法 累加、字滤波和快遠傅里叶变换等。C54x具备 了高速完成上述运算的能力,并具有体积小、功耗低、 功能强、敦硬件资源丰富等优点,现已在通信等许多 领域得到了广泛应用。 本章结合数字信号处理和通信中最常见、最具有 代表性的应用,介绍通用数字信号处理算法的DP实 现方法,主要包括 有限冲激响应(FIR)数字滤波器 无限冲激响应(IIR)数字滤波器 快速傅里叶变换(FFT) 正弦信号发生器。 在简要介绍上述内容的基本原理、结构和算法之 后,重点介绍设计方法和DSP实现的方法。 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 1 第6章 应用程序设计 内容提要 数字信号处理主要面向密集型的运算，包括乘法 -累加、数字滤波和快速傅里叶变换等。’C54x具备 了高速完成上述运算的能力，并具有体积小、功耗低、 功能强、软硬件资源丰富等优点，现已在通信等许多 领域得到了广泛应用。 本章结合数字信号处理和通信中最常见、最具有 代表性的应用，介绍通用数字信号处理算法的DSP实 现方法，主要包括： 有限冲激响应（FIR）数字滤波器 无限冲激响应（IIR）数字滤波器 快速傅里叶变换（FFT） 正弦信号发生器。 在简要介绍上述内容的基本原理、结构和算法之 后，重点介绍设计方法和DSP实现的方法
第6章应用程序设计 6、1FR滤波器的DSP实现 6.2IR滤波器的DSP实现 6.3快速傅里叶变换(FFT的DSP实现 6,4正弦波信号发生器 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 2 第6章 应用程序设计 6.1 FIR滤波器的DSP实现 6.2 IIR滤波器的DSP实现 6.3 快速傅里叶变换(FFT)的DSP实现 6.4 正弦波信号发生器
第6章应用程序设计 6.1FIR滤波器的DSP实现 在数字信号处理中,滤浪占有极其重要的地位。 数字滤浪是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分 析等应用中的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤 波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优 点外,还具有灵活性好等特点。 数字滤浪器是DSP的基本应用,分为有限冲激响 应滤被器FR和无限冲激响应滤被器IR。 本节主要讨论FR滤浪器的基本结构、设计方法和 DSP实现方法。 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 3 第6章 应用程序设计 6.1 FIR滤波器的DSP实现 在数字信号处理中，滤波占有极其重要的地位。 数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分 析等应用中的基本处理算法。用DSP芯片实现数字滤 波除了具有稳定性好、精确度高、不受环境影响等优 点外，还具有灵活性好等特点。 数字滤波器是DSP的基本应用，分为有限冲激响 应滤波器FIR和无限冲激响应滤波器IIR。 本节主要讨论FIR滤波器的基本结构、设计方法和 DSP实现方法
第6章应用程序设计 6.1FIR滤波器的DSP实现 61.1FR滤波器的基本结构 数字滤波是将输入的信号序列,按规定的算法进 行处理,从而得到所期望的输出序列。 个线性位移不变系统的输出序列ym)和输入序 列x(m)之间的关系,应满足常系数线性差分方程: ∑bx(n-1)-∑ay(n-1)n≥0(6.1.1) x(m):输入序列,ym):输出序列,a、b滤波器系数, N:滤波器的阶数。 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 4 第6章 应用程序设计 6.1 FIR滤波器的DSP实现 6.1.1 FIR滤波器的基本结构 数字滤波是将输入的信号序列，按规定的算法进 行处理，从而得到所期望的输出序列。 一个线性位移不变系统的输出序列y(n)和输入序 列x(n)之间的关系，应满足常系数线性差分方程： ( ) ( ) ( ) 0 1 1 0 = − − − = − = y n b x n i a y n i n M i i N i i (6.1.1) x(n): 输入序列，y(n):输出序列，ai、bi : 滤波器系数， N: 滤波器的阶数
第6章应用程序设计 61.1F|R滤波器的基本结构 在式(611)中,若所有的a均为0,则得FR滤 波器的差分方程: y(m)=∑bx (6,12) 对式(6,12)进行变换,可得FR滤波器的传递 函数 h()=(c) X(=) ∑b- (6,13) 2021年2月22日 DSP原理及应用 5
2021年2月22日 DSP原理及应用 5 第6章 应用程序设计 6.1.1 FIR滤波器的基本结构 在式（6.1.1）中，若所有的ai均为0，则得FIR滤 波器的差分方程： (6.1.2) ( ) ( ) 1 0 − = = − N i i y n b x n i 对式（6.1.2）进行z变换，可得FIR滤波器的传递 函数： ( ) ( ) ( ) 1 0 − = − = = N i i i b z X z Y z H z (6.1.3)
第6章应用程序设计 61.1F|R滤波器的基本结构 FIR滤波器的结构: x(n-1) r(n- bN- bN 2021年2月22日 DSP原理及应用 6
2021年2月22日 DSP原理及应用 6 第6章 应用程序设计 6.1.1 FIR滤波器的基本结构 FIR滤波器的结构 ： z -1 z -1 + x(n) y(n) x(n-1) x(n-N+1) b0 b1 bN-2 bN-1 z -1
第6章应用程序设计 61.1F|R滤波器的基本结构 F|R滤波器的单位冲激响应han)为有限长序列。 若h(n)为实数,且满足偶对称或奇对称的条件 则FR滤波器具有线性相位特性。 偶对称:h(m)=hN1-m) 奇对称:h(m)=-h(N1-n)。 偶对称线性相位FR滤波器的差分方程: y(n)=∑bxx=)+x(n-N+1+)(61.4 N偶数 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 7 第6章 应用程序设计 6.1.1 FIR滤波器的基本结构 FIR滤波器的单位冲激响应h(n)为有限长序列。 偶对称线性相位FIR滤波器的差分方程： ( ) [ ( ) ( 1 )] 1 2 0 − = = − + − + + N i i y n b x n i x n N i N——偶数 (6.1.4) 若h(n)为实数，且满足偶对称或奇对称的条件， 则FIR滤波器具有线性相位特性。 偶对称：h(n)= h(N-1-n)； 奇对称：h(n)= -h(N-1-n)
第6章应用程序设计 61.1F|R滤波器的基本结构 在数字滤波器中,FR滤波器具有如下几个主 要特点: ①FIR滤波器无反馈回路,是一种无条件稳定 系统; ②FR滤波器可以设计成具有线性相位特性。 2021年2月22日 DSP原理及应用 8
2021年2月22日 DSP原理及应用 8 第6章 应用程序设计 6.1.1 FIR滤波器的基本结构 在数字滤波器中，FIR滤波器具有如下几个主 要特点： ① FIR滤波器无反馈回路，是一种无条件稳定 系统； ② FIR滤波器可以设计成具有线性相位特性
第6章应用程序设计 6.1FIR滤波器的DSP实现 612FR滤波器的设计方法 设计FR滤波器的基本方法之一,是用有限项傅 氏级数来逼近所要求的滤波器响应。 1.用傅氏级数设计FRR滤波器 H(O的傅氏级数: H(O)=∑ he/2me (615) n=-00 0=/为归一化频率,∫为采样频率,oT=2可∥=2mO 2021年2月22日 DSP原理及应用 9
2021年2月22日 DSP原理及应用 9 第6章 应用程序设计 6.1 FIR滤波器的DSP实现 6.1.2 FIR滤波器的设计方法 设计FIR滤波器的基本方法之一，是用有限项傅 氏级数来逼近所要求的滤波器响应。 1. 用傅氏级数设计FIR滤波器 Hd ()的傅氏级数： ( ) 2 + =− = n j n d n H C e (6.1.5) = f / fs为归一化频率，f s为采样频率,T =2f / fs = 2
第6章应用程序设计 612FR滤波器的设计方法 1.用傅氏级数设计FIR滤波器 系数Cn的选择可在最小均方误差的条件下,使传 递函数H()逼近H(O来决定。 H,(0 De /enzo de 设H4(O为偶函数,则 w\B(0)cos( 2nOdo n20(6.1.7) 且C n 2021年2月22日 DSP原理及应用 10
2021年2月22日 DSP原理及应用 10 第6章 应用程序设计 6.1.2 FIR滤波器的设计方法 系数Cn的选择可在最小均方误差的条件下，使传 递函数H(z)逼近Hd ()来决定。 1. 用傅氏级数设计FIR滤波器 (6.1.6) 且C-n = Cn。 − − = 1 1 2 ( ) d 2 1 j n n d C H e 设Hd ()为偶函数， 则 = 1 0 Cn Hd ()cos(2n )d n 0 （6.1.7）
