基于DSP的FIR滤波器的设计（二）

　　2.2 实现方案

　　由于在卷积运算之前， h (n) 的N个数值是已知的， 因此， 可先在程序存储器中开辟N个单元来存放h (n)。由于输入序列x (n) 是不断变化的，因此， 在数据存储器中可开辟N个存储单元并对其进行移位寄存， 其初始值分别为x (n)、x (n-1)……x (n-N-1)， 然后采用循环寻址的方法对其进行访问。每次输入新的样本时， 可以以新样本改写滑窗中的最老的数据， 而滑窗中的其他数据则不需要移动。利用片内8 kB (循环缓冲区长度)寄存器可对滑窗进行间接寻址， 循环缓冲区地址首尾相邻。8级循环缓冲区的结构如图1所示， 其中顶部为低地址， 图1中的(a) (b) (c) 分别为初始状态、输入1个和2个样本后的存储情况。

图1 8级循环缓冲区结构。

　　3 仿真结果

　　下面是一组信号采样序列样本x (n)， 其中存在有高频干扰。现以x (n) 作为输入序列， 然后滤除其中的干扰成分。

　　{x (n)} = {-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,*,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0}

　　本设计的线性相位低通FIR数字滤波器的截止频率ωc为0.2πrad， 窗口长度N为11。根据上述原理及实现方案， 若采用汉宁窗来实现， 则可依据算式计算出用汉宁窗设计时的各h (n) 的系数：

　　{h (n)} = {0, 0.0045, 0.0349, 0.0991, 0.1692,0.2, 0.1692, 0.0991,0.0349, 0.0045, 0}

　　在CCS2.0软件中观察x (n) 的输入曲线如图2所示， 图3所示是其y (n) 输出曲线。

　　由图2和图3两图对比可见， 经过滤波后， 其输入曲线变平滑了。并且， 根据计算所得：

　　{y (n)} = {0， -0.018， -0.1486， -0.4662， -0.893， -1.305， -1.7006， -2.1548， -2.6372， -3.0062， -3.1918， -3.3098， -3.5296， -3.8198，-4.009， -4.0482， -3.9514， -3.4596， -2.0672， 0.3162， 2.7908， 3.*8， 0.9464， -6.2018， -17.6736， -31.8884， -45.5584， -54.1796， -54.044， -44.916， -30.6*， -16.6756， -6.3676， 0.058，4.037， 6.5272， 7.5976， 7.318， 6.2854， 5.0906， 3.8896， 2.*2， 1.5078， 0.6238， 0.0788， -0.3198， -0.7348， -1.0768， -1.1474， -0.9538，-0.7342， -0.6852， -0.7*， -0.8172， -0.8136，-0.8834} 上面一共56个值。

图2 x (n) 输入曲线

图3 y (n) 输出曲线

　　4 结束语

　　通过实验结果可见， 本设计用DSP设计的FIR数字滤波器的输出曲线对应值与计算所得值完全相符， 由此证明， 本设计的程序是正确的。