FIR滤波器的设计

摘要

本文提出了一种基于FPGA的FIR滤波器设计方案.介绍了FIR滤波器的工作原理以及MATLAB的使用,采用直接型的基本结构来设计,通过1位乘以8位的乘法,然后再移位相加的方法即可得到结果,其运算效率明显提高,运用MATLAB中所提供的FIR滤波器设计的特殊函数得出滤波器设计指标,并结合先进的EDA软件进行高效的设计和实现,并给出了用Max＋PlusⅡ运行的仿真结果.该设计对FPGA硬件资源的利用高效合理,用VHDL编程,在FPGA中实现了FIR滤波器。

关键词: FIR滤波器；FPGA ；VHDL；MATLAB;  FLEX10K系列可编程逻辑器件 

目   录

摘要 I

Abstract II

第1章  绪论 1

1.1 数字信号处理的发展 1

1.2 数字滤波器 2

第2章  数字滤波器原理及设计方法 5

2.1 数字滤波器的分类 5

2.2 数字滤波器的基本原理 5

2.3 数字滤波器设计的基本步骤 6

2.3.1 确定指标 6

2.3.2 逼近 6

2.3.3 性能分析和计算机仿真 6

2.4  FIR数字滤波器设计 6

2.4.1 FIR数字滤波器的概述 6

2.4.2  FIR滤波器设计方法 7

2.4.2.1窗函数法设计FIR滤波器 7

2.4.2.2 频率抽样法设计FIR滤波器 8

2.4.2.3 等纹波最佳一致逼近法 9

第3章  用等纹波一致逼近法设计FIR滤波器 11

3.1 FIR滤波器实现程序 11

3.2命令窗中运行程序 11

3.3 N=20命令窗中运行程序 13

3.4 N=21命令窗中运行程序 15

第4章  可编程逻辑器件开发 17

4.1 VHDL的特点 17

4.2 VHDL语言的基本构成 18

4.3 系统设计中采用可编程逻辑器件的优点 18

4.4 FLEX10K的介绍 19

4.4.1 输入输出单元(IOE) 20

4.4.2 逻辑阵列块(LAB) 20

4.4.3 输入阵列块(EAB) 20

4.4.4 快速通道(Fast Track)互连 20

4.5 FLEX10K系列的开发工具 21

4.6 基于EDA工具的CPLD/FPGA开发流程 21

第5章  基于FPGA的FIR滤波器的实现 23

5.1 FIR滤波器的基本结构 23

5.2 FIR滤波器具体电路实现 23

5.2.1 12位加法器的实现 23

5.2.2 24位加法器的实现 24

5.2.3 12位乘法器的实现 25

5.2.4 延时器的实现 26

5.3 滤波器的实现 27

第6章  仿真结果的验证 30

结束语 31

参考文献 32

致 谢 33

附 录 34