华东交通大学 · 信息与软件工程学院 · 通信工程专业 DSP 课程设计（2026.6.22 – 2026.6.29）
Real-time audio FIR filtering on TI TMS320DM6437 with TLV320AIC33 codec.
本项目基于 TI TMS320DM6437 定点 DSP 与 TLV320AIC33 音频编解码芯片，在 8 kHz 采样率下实现了音频信号的实时采集 → FIR 数字滤波 → 回放闭环系统，支持低通 / 高通 / 旁路三种工作模式，并通过 CCS 内存抓取与 MATLAB/Python 频谱重建完成了实板闭环验证。
对包含低频鼓点（500 Hz 以下）与高频哨声（1500–2500 Hz）的混合语音信号，本项目：
- 使用 MATLAB 对实际音频做 FFT 频谱分析，定位频段分布；
- 采用**窗函数法（Hamming 窗）**设计 63 阶低通与高通 FIR 数字滤波器（Fs = 8000 Hz，截止频率 Fc = 1000 Hz）；
- 将浮点系数量化为 Q15 定点格式并导出为 C 头文件；
- 在 DM6437 上配置 McBSP（多通道缓冲串口）与 TLV320AIC33 的 I²C 控制接口，实现音频实时采集与回放；
- 对 FIR 卷积算法做编译器级与架构级优化，满足 8 kHz 采样率的硬实时要求（每样本 125 μs，双声道共 126 次乘加）；
- 实板验证：低通模式抑制高频哨声、保留低频鼓点；高通模式抑制低频鼓点、保留哨声。
- 三种滤波模式：低通 / 高通 / 旁路（
FIR_ACTIVE_MODE编译期选择，filter_mode变量支持 CCS 调试时热切换） - 立体声独立 FIR：左右声道各维护 63 点环形延迟线
- CCS 内存抓取：
capture_pack（1024 帧 × inL/outL/inR/outR）可由 CCSSave Memory导出 - 闭环验证脚本：MATLAB（
verify_capture_pack.m/verify_all_modes.m）与 Python（plot_verification.py）双实现，重建时域波形与 FFT 频谱 - 完整课设文档：任务书、课程设计报告、硬件调试指南、答辩指南（Markdown / PDF / Word 多格式）
PC 音频（口哨音乐.mp3）
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LineIn ──▶ TLV320AIC33 (ADC, 8 kHz) ──▶ McBSP
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DM6437 实时 FIR 滤波
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LineOut ◀── TLV320AIC33 (DAC) ◀── McBSP ◀────┘
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耳机/音箱 + CCS Save Memory 导出 capture_pack
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MATLAB / Python 重建时域波形 + FFT 频谱对比
DSP_class-design_2026/
├── ccs_export/ # ★ 核心 CCS 导出包（实板部署用）
│ └── AD_FIR_DA_package/
│ ├── AD_FIR_DA/ # CCS 工程：main.c / fir_filter.c/.h / fir_coeffs_*.h / dm6437.cmd
│ ├── MATLAB/ # verify_capture_pack.m / verify_all_modes.m / temp_verify.m
│ ├── common/ # 板级支持包（include / lib / ccxml / gel）
│ ├── README.md # 包内使用说明（导入、构建、验证）
│ └── LAB_VERIFICATION.md # 实板验证记录模板
│ └── AD_FIR_DA_package.zip # 打包压缩档，可直接拷贝到实验室 PC
├── fir_design/ # MATLAB 滤波器设计脚本 + 仿真/对比图（fig1~fig10）
├── 实验4/ # 实验4「音频数据的采集和回放」CCS 工程与文档
├── 课设材料/ # 课程设计全部文档
│ ├── 课设报告_基于TMS320DM6437的音频滤波实时实现.{md,docx,pdf}
│ ├── 25.2dsp课设任务书（17周）.{md,docx,pdf}
│ ├── DM6437_实板硬件调试与验证指南.{md,pdf}
│ ├── 答辩指南_基于TMS320DM6437音频滤波.{md,pdf}
│ ├── 报告草稿-MATLAB部分.md
│ ├── DSP课设参考资料/ # AIC33 / McBSP 数据手册、课程 PPT、MATLAB 参考
│ └── common/ # 板级支持包源码（与 ccs_export/common 对应）
├── 课设实验验证/ # 实板抓取数据与验证脚本
│ ├── {allpass,lowpass,hignpass}_pack.dat # CCS 导出的三种模式抓取数据
│ ├── dm6437_{allpass,lowpass,highpass}_compare.png
│ └── plot_verification.py # Python 版闭环验证绘图脚本
├── README.md
├── LICENSE # MIT
└── .gitignore
ccs_export/AD_FIR_DA_package/AD_FIR_DA/是本项目的权威源码位置；根目录不再保留源码副本，避免多份拷贝失同步。
| 类别 | 要求 |
|---|---|
| 硬件 | ICETEK-DM6437-A 实验箱 / 开发板，ICETEK-XDS100v2 仿真器，+5V 电源，耳机/音箱，音频转接线（PC ↔ LineIn、LineOut ↔ 耳机） |
| 软件 | Code Composer Studio v5（TI C6000 编译器），Windows 7/10 |
| 验证 | MATLAB（含 Signal Processing Toolbox），或 Python 3 + numpy / scipy / matplotlib |
- 将
ccs_export/AD_FIR_DA_package整个文件夹拷贝到实验室 PC（例如C:\DSP_AD_FIR_DA\AD_FIR_DA_package）； - 打开 CCS，
Project → Import Existing CCS Eclipse Project，选择AD_FIR_DA_package； - 导入工程
AD_FIR_DA，选择Debug配置。
编辑 AD_FIR_DA/fir_filter.h 中的宏（默认旁路，便于先验证 AD-DA 通路有声）：
#define FIR_ACTIVE_MODE FIR_MODE_BYPASS /* 旁路：输出 = 输入 */
#define FIR_ACTIVE_MODE FIR_MODE_LOWPASS /* 低通：抑制高频哨声，保留低频鼓点 */
#define FIR_ACTIVE_MODE FIR_MODE_HIGHPASS /* 高通：抑制低频鼓点，保留哨声 */- 右键工程 →
Clean Project→Build Project，产物为Debug/ad_fir_da.out（依赖..\common\include与..\common\lib\evmdm6437bsl.lib）； - 连接仿真器与开发板，PC 音频输出接板载 LineIn，耳机接 LineOut；
Debug配置下连接目标、加载ad_fir_da.out，循环播放AD_FIR_DA/口哨音乐.mp3，听音验证滤波效果。
- CCS
Tools → Save Memory：格式16-Bit Hex - TI Style，起始地址capture_pack，长度4096字，导出如C:\DSP_capture\lowpass_pack.dat； - MATLAB：
cd ccs_export/AD_FIR_DA_package/MATLAB后运行verify_capture_pack（设置modeName为allpass/lowpass/highpass）； - 或 Python：运行
课设实验验证/plot_verification.py，对三种模式批量生成波形与频谱对比图。
针对 8 kHz 采样的硬实时约束（每采样周期 125 μs），DSP 端 FIR 卷积做了以下优化：
- 消除取模：循环拆分（peeling）去掉内循环中的
%取模运算； - 32 位累加器：由
Int64改为Int32定点累加，消除慢速__mpyll库调用； - 单周期乘加：系数与数据均为 16 位 Q15，
Int16 × Int16 → Int32乘加可流水执行，双声道 126 次乘加远小于 125 μs 预算。
实板测试（ICETEK-DM6437-A）：
- 低通模式：高频口哨声被极大衰减，低频鼓点完好保留；
- 高通模式：低频鼓点被有效抑制，尖锐哨声清晰保留；
- 闭环一致性：CCS 导出的
capture_pack经 MATLAB 重建的 FFT 频谱与 MATLAB 仿真结果高度一致（波形与频谱对比图见fir_design/与课设实验验证/）。
三种模式抓取数据与对比图位于 课设实验验证/，复现脚本为 plot_verification.py。
| 文档 | 说明 |
|---|---|
课设材料/课设报告_基于TMS320DM6437的音频滤波实时实现.{md,docx,pdf} |
完整课程设计报告（摘要、绪论、总体方案、FIR 设计、I²C/AIC33、McBSP、实时实现与优化、验证与总结） |
课设材料/25.2dsp课设任务书（17周）.md |
课程设计任务书 |
课设材料/DM6437_实板硬件调试与验证指南.{md,pdf} |
实板调试步骤与常见问题排查 |
课设材料/答辩指南_基于TMS320DM6437音频滤波.{md,pdf} |
答辩要点梳理 |
实验4/实验4 音频数据的采集和回放实验-实验版.{md,docx,pdf} |
实验4 基础实验：AIC33 + McBSP 音频采集回放 |
本项目以 MIT License 开源，欢迎学习与二次开发。
本仓库为课程设计学习项目，实板验证依赖实验室 CCS/DM6437 环境；MATLAB/Python 仿真验证可在任意 PC 上复现。