基于FPGA的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——濾波器自動(dòng)生成系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字濾波器以其良好的特性被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。它屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。在工程實(shí)踐中，對信號處理的靈活性和實(shí)時(shí)性要求很高，而現(xiàn)有的一些軟件和硬件設(shè)計(jì)方式難以同時(shí)達(dá)到這兩方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展，利用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器，可以同時(shí)兼顧系統(tǒng)的靈活性和實(shí)時(shí)性，越來越多的電子工程師采用FPGA器件來實(shí)現(xiàn)濾波器。然而當(dāng)濾波器的濾波參數(shù)改變時(shí)，還是需要硬件工程師進(jìn)行重新編寫代碼，這造成了很大

2、的設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)。
　　 針對這一問題，本文研究了基于FPGA平臺的各種數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)算法，通過對這些算法的研究得出一個(gè)以各種算法實(shí)現(xiàn)的濾波器代碼庫，并基于這個(gè)代碼庫開發(fā)出能夠自動(dòng)生成濾波器硬件代碼的軟件系統(tǒng)，從而杜絕了因設(shè)計(jì)參數(shù)改變而導(dǎo)致的設(shè)計(jì)浪費(fèi)，大大縮短了濾波器設(shè)計(jì)周期。本論文所做的工作如下:
　　 1、研究了分布式算法在數(shù)字濾波器(包括FIR和IIR)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了基于分布式串行算法、分布式并行算法、芯片自

3、帶乘法器等方法的數(shù)字濾波器。并對這些方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的性能、特點(diǎn)以及資源耗費(fèi)等方面進(jìn)行了分析和比較。
　　 2、采用了Verilog硬件描述語言和自頂向下的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，利用FPGA器件以各種算法(MAC，分布式串行/并行算法)進(jìn)行數(shù)字濾波器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對每個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的邏輯仿真。搭建了一個(gè)測試平臺，對濾波結(jié)果進(jìn)行了測試。測試結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。
　　 3、數(shù)字濾波器RTL代碼構(gòu)件庫的建立。通過建立這個(gè)構(gòu)件

4、庫，把數(shù)字濾波器的各種實(shí)現(xiàn)方法做了分類，并在每個(gè)分類中對代碼進(jìn)行了切分，把代碼劃分成若干部分，從而讓濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一目了然，這為后來的濾波器RTL代碼的自動(dòng)生成系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
　　 4、濾波器RTL代碼的自動(dòng)生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理領(lǐng)域經(jīng)常用到，但因?yàn)闉V波參數(shù)以及性能的要求不同，設(shè)計(jì)好的濾波器不能夠重復(fù)使用，如果需求變化還要重新設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)通過MATLAB的GUI設(shè)計(jì)，把濾波器設(shè)計(jì)與FPGA硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了集成。