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基于DSP的IIR滤波器的设计

2019-07-13 12:37发布

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一、基本要求

1 设计FIR滤波器，其中 N=10、Fs = 8000Hz、Fc = 2500Hz;
 2 定点实现，不允许使用float、double;

二、FIR滤波器基本知识介绍

        IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器，又名“无限脉冲响应”数字滤波器，具有反馈，我们下面设计的IIR滤波器的基本结构如下：                                               

三、DSP程序设计

#include "math.h"

#define MCA_LENGTHDATA  256
#define MCA_aLength 11
#define MCA_bLength 11
#define N 8
#define MCA_F1 1000;
#define MCA_F2 3500;
#define MCA_Fs 8000;
#define PI 3.1415926
float MCA_coef_b[MCA_bLength] = {
    0.01686334051,   0.1686334014,   0.7588502765,    2.023600817,     3.54130125,
   4.249561787,     3.54130125,    2.023600817,   0.7588502765,   0.1686334014,
   0.01686334051
};
float MCA_coef_a[MCA_aLength] = {
   1,    2.490851402,    3.966767073,    4.083814621,    3.087100267,
   1.698986053,   0.6925140619,   0.2022430897,  0.04052210972, 0.004977103323,
   0.000284461712
};
float MCA_tepInDataS1[MCA_LENGTHDATA];
long long  MCA_coef_aNom[MCA_aLength];
long long  MCA_coef_bNom[MCA_bLength];
long long MCA_inData[MCA_LENGTHDATA];
float MCA_outData[MCA_LENGTHDATA];
long long Qn =  0;
float MCA_tepInData[MCA_LENGTHDATA];
int f1 = MCA_F1;
int f2 = MCA_F2;
int fs = MCA_Fs;

/***********************************************************
* 合成语音文件，并且转换为整型，同时乘以2的N次方
************************************************************/
void MCA_readVoiceData()
{
     int i = 0;
     for(i = 0; i < MCA_LENGTHDATA; i++)
     {
        MCA_tepInData[i] = 0;
     }
     for(i = 0; i < MCA_LENGTHDATA; i++)
     {
         MCA_tepInDataS1[i] = sin(2*PI*i*f1/fs);
         MCA_tepInData[i] = sin(2*PI*i*f1/fs) +sin(2*PI*i*f2/fs) ;
         MCA_inData[i] = (int)(MCA_tepInData[i] * Qn);
     }
}


/***********************************************************
* IIR滤波器系数变为整型，同时乘以2的N次方
************************************************************/
void MAC_normalizedIIRCoeff()
{
     int i = 0;

     for(i = 0; i < MCA_bLength; i++)
     {
         MCA_coef_bNom[i] = (int)(MCA_coef_b[i] * Qn);
     }

     for(i = 0; i      {
          MCA_coef_aNom[i] = (int)(MCA_coef_a[i] * Qn);
     }
}

void MAC_iir()
{
     int i = 0;
     int a= 0;
     int j = 0;
     int k = 0;
     long long int sum1 = 0;
     long long int sum2 = 0;
    long long MCA_tepOutData[MCA_LENGTHDATA];
     for (i = 0; i     {
          MCA_tepOutData[i] = 0;
     }

     for (i=0; i     {
          sum1 = 0;
          sum2 = 0;
         for (j = 0; j          {
               sum1 += MCA_tepOutData[i + MCA_aLength - j]*MCA_coef_aNom[j];
           }

          for (k = 0; k          {
               sum2 += MCA_inData[i + MCA_bLength - k]*MCA_coef_bNom[k];
            }
           MCA_tepOutData[i] = sum1+sum2;
           a = MCA_tepOutData[i]>>N;
           MCA_outData[i] = (a)*1.0/Qn;
      }
}

void MCA_write()
{
     FILE *fidOut = NULL;
     fidOut = fopen("signal.dat", "wb");
    fwrite(MCA_outData, sizeof(float), MCA_LENGTHDATA, fidOut);
     fclose(fidOut);
}

void main()
{
     Qn = pow(2,N);
     MCA_readVoiceData();
     MAC_normalizedIIRCoeff();

     MAC_iir();
     MCA_write();
     while(1);
}

四、实验结果

下图上面为正弦波合成的波形，下面为FIR滤波后输出波形。

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