基于DSP的IIR滤波器系统设计

DSP、IIR

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基于 DSP 的 IIR 滤波器系统设计

摘要

随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理已经成为高速实时处理

的一项关键技术，广泛应用在语音识别、智能检测、工业控制等各个领域。数

字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运

算过程，实现对信号的运算处理。

DSP 数字信号处理(Digital Signal Processing，简称 DSP)是一门涉及许多学

科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20 世纪 60 年代以来，随着计算机和信

息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。传感器数

字信号处理是利用传感器对模拟信号或数字信号进行采集并把其转换成计算机

可识别的电信号，并利用计算机对信号进行处理以达到计算机辅助控制或是计

算机自动控制的目的。

DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、

快速地实现各种数字信号处理算法。用 DSP 芯片实现 IIR 数字滤波器，不仅具

有精确度高、不受环境影响等优点，而且因 DSP 芯片的可编程性，可方便地修

改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。

本课题主要应用 MATLAB 软件设计 IIR 数字滤波器，并对所设计的滤波器

进行仿真；应用 DSP 集成开发环境 — — CCS 调试汇编程序，文章结合

TM320C5509 的结构特点，介绍了一种 IIR 滤波器在 TM320C5509 中的实现

方法。文中程序已经过硬件验证，仿真结果表明该设计符合要求。

关键词数字滤波；IIR；DSP；TM320C5509；MATLAB

目录
摘要……..................................................................Error: Reference source not found
摘要...............................................................................................................................1
.1  数字滤波器的优越性...........................................................................................2
.2  数字滤波器的实现方法.......................................................................................3
.3  主要研究内容.......................................................................................................4
第 1  章 滤波器基础.......................................................................................................5
.4  数字滤波器的介绍...............................................................................................5
.5  IIR 滤波器的设计方法及原理.............................................................................6
.6  IIR 滤波器的设计过程及 MATLAB 实现.........................................................11
 2.3.1 IIR 滤波器的设计过程..................................................................................11
 IIR 滤波器的流程框图...........................................................................................13
 MATLAB 程序........................................................................................................13
 运行结果及分析.....................................................................................................15
.7  本章小结.............................................................................................................16
 第三章 数字滤波器的 DSP 实现................................................................................16
.8  TMS320C5509 特点...........................................................................................16
.9  DSP 系统的设计与开发.....................................................................................18
3.2.1 DSP 系统的特点.........................................................................................18
3.2.2 DSP 系统的设计流程.................................................................................19
3.2.3 DSP 系统的开发工具 CCS........................................................................19
3.2.4 IIR 滤波器设计总框图...............................................................................20
3.2.5 程序源代码.................................................................................................21
.10  总结...................................................................................................................24
参考文献......................................................................................................................24
第一章绪论
.1 数字滤波器的优越性
DSP 芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、
快速地实现各种数字信号处理算法。数字信号处理由于具有精度高、灵活性强
等优点，已广泛应用于图像处理、数字通信、雷达等领域。数字滤波技术在数
字信号处理中占有极其重要的地位，数字滤波器根据其单位脉冲响应可分为
IIR（无限长冲激响应滤波器）和 FIR（有限长冲激响应滤波器）两类。IIR 滤
波器可以用较少的阶数获得很高的选择特性，但在有限精度的运算中，可能出
现不稳定现象，而且相位特性不好控制。数字滤波器本质上是一个完成特定运
算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。
数 字 滤 波 器 又 分 为 无 限 冲 激 响 应 滤 波 器 (IIR) 和 有 限 冲 激 响 应 滤 波 器
(FIR)。FIR 滤波器具有不含反馈环路、结构简单以及可以实现的严格线性相位
等优点，因而在对相位要求比较严格的条件下，采用 FIR 数字滤波器。同时，