DSP基于CCS的IIR滤波器设计实验.doc

实验六 IIR滤波器
一、 实验目的
1. 熟悉IIR滤波器C54X实现的编程方法。
2. 测试IIR滤波器的单位冲击响应曲线。
3. 检查IIR滤波器的频率特性。
二、 实验条件
1. 已经设计出四阶IIR滤波器的参数如下：
·通带：0-200Hz
·过渡带宽：200Hz-500Hz
·通带内波动：<0.5dB
·阻带衰减：<-20dB
·采样频率Fs：3600Hz
·脉冲传递函数H（z）：
Hz=B0+B1Z-1+B2Z-2+B3Z-3+B4Z-41-A1Z-1-A2Z-2-A3Z-3-A4Z-4
·差分方程式为：
y(n)=B0*x（n）+B1*x（n-1）+B2*x（n-2）+B3*x（n-3）+B4*x（n-4）+A1*y（n-1）+A2*y（n-2）+A3*y（n-3）+A4*y（n-4）
其中：A1=-3.4647 A2=4.4615 A3=-2.8518 A4=0.6739
B0=0.0951 B1=-0.3139 B2=0.4460 B3=-0.3139 B4=0.0951
生成正弦数据文件的高级语言程序。程序名为sin_flt.exe。
2. 直接形式二阶IIR滤波器程序Lab6.asm以及链接命令文件Lab6.cmd。
三、 实验内容
1. 消化直接形式二阶滤波器程序iir3.asm以及链接命令文件iir3.cmd。
2. 修改Lab6.asm。
①定义循环缓冲区：
Y(n-4)

X(n-4)
X： Y:
Y(n-3)

X(n-3)

Y(n-2)

X(n-2)

Y(n-1)

X(n-1)

Y(n)

X(n)

AR2 AR4
A4
B4

B: A:
A3
B3

A2
B2

A1
B1

A0
B0

AR5 AR3

相应的汇编命令为：
X .usect "X",5
Y .usect "Y",5
B .usect "B",5
A .usect "A",5
②修改系数表：
初始值y（n-4）- y（n-1）以及x（n-4）- x（n-1）均设置为0。
凡绝对值≥1的系数需化成绝对值<1的系数。这样，系数表示为：
.word 3116 ;B4=0.0951
.word -10286 ;B3=-0.3139
.word 14615 ;B2=0.4460
.word -10286 ;B1=-0.3139
.word 3116 ;B0=0.0951
.word -22082 ;A4=-0.6739
.word 31149 ;A3/3=2.8518/3
.word -30484 ;A2/5=-4.6515/5
.word 28383 ;A1/4=3.4647/4
③修改传送x的初始值、y的初始值、系数B、系数A的重复次数，分别为3、3、4、3。
④修改传送数据的起始地址：
传送x MVPD #table,*AR1+
传送y MVPD #table+4,*AR1+
传送B MVPD #table+8,*AR1+
传送A MVPD #table+13,*AR1+
⑤修改BK寄存器，BK=5。
⑥为循环缓冲区设初始指针：
AR2 X+4 AR4 Y+4
AR5 B+4 AR3 A+4
⑦由于归一化成绝对值小于1的系数，因此反馈通道运算必须作相应的修正。
⑧对输入数据文件中的数据定标，右移4位，以防止运算中溢出。
3. 修改Lab.cmd文件。
将X、Y、B、A的循环缓冲区均改为align(8)。
4. 汇编和链接
5. 测试本实验IIR滤波器的单位冲击响应曲线
6. 检查本实验IIR滤波器的频率特性曲线

四、 实验程序
;**************************
;* lab6.ASM IIR Filter *
;**************************

.title "lab6.asm"

.mmregs
.def start
.bss in,1 ;给in分配一个存储单元
.bss out,1
X .usect "X",5 ;定义X的缓冲区域
Y .usect "Y",5
B .usect "B",5
A .usect "A",5
PA0 .set 0 ;I/O口地址赋值
PA1 .set 1

.data
table: .word 0 ;X(N-4) ;为标号table开始的存储单元赋初值
.word 0 ;X(N-3)
.word 0 ;X(N-2)
.word 0 ;X(N-1)
.word 0 ;Y(N-4)
.word 0 ;Y(N-3)
.word 0 ;Y(N-2)
.word 0 ;Y(N-1)
.word 3116 ;B4=0.0951
.word -10286 ;B3=-0.3139
.word 14615 ;B2=0.4460
.word -10286 ;B1=-0.3139
.word 3116 ;B0=0.0951
.word -22082 ;A4=-0.6739
.word 31149 ;A3/3=2.8518/3
.word -30484 ;A2/5=-4.6515/5
.word 28383 ;A1/4=3.4647/4

.text
start: SSBX FRCT
STM #X,AR1 ;AR1指向X的首地址
RPT #3 ;重复执行下条语句3次
MVPD #table,*AR1+ ;从table首址重复传递4个数据
STM #Y,AR1
RPT #3
MVPD #table+4,*AR1+
STM #B,AR1
RPT #4
MVPD #table+8,*AR1+
STM #A,AR1
RPT #3
MVPD #table+13,*AR1+
STM #X+4,AR2 ;为循环缓冲区设初始指针
STM #Y+3,AR4
STM #B+4,AR5
STM #A+3,AR3
STM #5,BK ;将5赋值给BK
STM #-1,AR0 ;将-1赋值给AR0
STM #1000h,AR6 ;输出数据缓冲区首址为#1000h
STM #0200h-1,AR7 ;循环计算512个样本点
LOOP: PORTR PA1,*AR2 ;x(n)/2，防止溢出
;MVKD in,*AR2
LD *AR2,A ;将AR2的地址加载到A累加器
STL A,-1,*AR2 ;A累加器低位右移1位送往AR2寄存器所指地址
MPY *AR2+0%,*AR5+0%,A ;作B0*X（n）+A=A运算，并将地址减一
MAC *AR2+0%,*AR5+0%,A
MAC *AR2+0%,*AR5+0%,A
MAC *AR2+0%,*AR5+0%,A
MAC *AR2,*AR5+0%,A
MAC *AR4,*AR3,A ;作A1/4*Y(n-1)
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ;运算四次后将寄存器地址减一
MAC *AR4,*AR3,A ; 作A2/5*Y(n-2)
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ;运算五次后将寄存器地址减一
MAC *AR4,*AR3,A ;作 A3/3*Y（n-3）
MAC *AR4,*AR3,A
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ;运算三次后将寄存器地址减一
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ;作 A4*Y（n-4）
MAR *AR3+0%
STH A,*AR4 ;A累加器高位送往AR4寄存器所指地址
;BD IIR
;MVDK *AR4,out
PORTW *AR4,PA0 ;输出y（n）
STH A,*AR6+ ;保存y（n）
BANZ LOOP,*AR7 ;循环512次-
end B end
.END

五、 实验结果
IIR滤波器的单位冲击响应曲线

IIR滤波器的频率特性曲线（低通）

六、 实验体会
实验中了解到了程序中的运算数都是定点小数，所以大于一的系数要作小数处理；
学习了如何编写数据文件，定义I/O端口的GEL参数，将数据文件与I/O口地址相关联；
如何查看频率响应及幅频特性曲线。