基于FPGA的FIR滤波器的设计(毕业设计).doc

精品文档 知识共享 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 摘要 h 1 英文摘要 h 1 1 引言 h 2 1.1 国内外研究现状 h 2 1.2 本论文的研究内容及主要工作 h 4 2 FIR数字滤波器设计 h 4 2.1 数字滤波器基础 h 4 2.1.1 数字滤波器简介 h 4 2.1.2 FIR数字滤波器的结构 h 5 2.2 FIR数字滤波器设计方法 h 6 2.2.1 窗函数法 h 7 2.2.2 频率采样法 h 8 2.2.3 等波纹最佳逼近法 h 9 2.2.4 三种设计方法的比较 h 10 3 FPGA 设计优点以及分布式算法 h 10 3.1 使用FPGA器件进行开发的优点 h 10 3.2 分布式算法 h 12 3.2.1 分布式算法基础 h 12 3.2.2 有符号的DA系统 h 13 4 基于FPGA的FIR滤波器设计 h 13 4.1 基于Matlab的FIR数字低通滤波器抽头系数的提取 h 13 4.1.1 滤波器的设计指标 h 13 4.1.2 滤波器的具体设计方法 h 14 4.1.3 参数提取与量化 h 15 4.2 FIR滤波器的FPGA实现 h 16 4.2.1 模块划分 h 16 4.2.2 FIR滤波器各模块的实现 h 16 4.2.3 FIR滤波器的顶层设计 h 26 4.3 FIR滤波器的系统仿真验证 h 27 4.4 系统硬件 h 32 4.4.1 系统框图 h 32 4.4.2 部分芯片简介 h 32 4.4.3 AD、DA电路原理图 h 35 4.5 测试波形及现场照片 h 35 4.6 数据误差分析 h 36 结 论 h 37 参考文献 h 37 附 件 h 38 精品文档 知识共享 基于FPGA的FIR滤波器的设计 PAGE 1 基于FPGA的FIR滤波器的设计 摘要：本文设计了一个基于FPGA的16阶FIR低通滤波器，使用分布式算法作为滤波器的硬件实现算法，并对其进行了详细的讨论。针对分布式算法中LUT规模过大的缺点，采用多块查找表的方式减小硬件规模。在设计中采用了自顶向下的层次化、模块化的设计思想，将整个滤波器划分为多个模块，利用VHDL语言的描述方法进行了各个功能模块的设计，最终完成了FIR数字滤波器的系统设计。 文章采用CycloneII系列器件实现一个16阶的FIR低通滤波器的设计实例，用QuartusII软件进行了仿真，并用Matlab对仿真结果进行了分析，证明所设计的FIR滤波器功能正确。 仿真结果表明，本论文所设计的FIR滤波器硬件模较小，采样率达到了10MHz。同时只要将查找表进行相应的改动，就能分别实现低通、高通、带通FIR滤波器，体现了设计的灵活性。 关键词：FIR滤波器；FPGA器件；VHDL语言；分布式算法；查找表 Design of FIR Filters Based on FPGA Abstract: In this paper, a sixteen tapped low pass FIR filter is designed based on FPGA, a scheme of hardware implementation is worked out using distributed arithmetic algorithm, and is discussed in detail. As the scale of the LUT in the distributed arithmetic algorithm is so large, the thesis reduces it with the using of multiple coefficient memory banks. From the clew of implementing a top-down stratified modular design, the thesis describes the hardware designed of all functional modules and the FIR system with the VHDL and schematic diagram designed methods. In this thesis, A sixteen tapped low-pass