基于FPGA的FIR数字低通滤波器的设计

EDA设计基础实验课程论

文

题目基于FPGA的FIR数字低通滤波器的设计

学院通信与电子工程学院

专业班级通信111班

学生姓名霍守斌

指导教师大力会

目录

摘要................................................................ I Abstract............................................................ I I 第1章绪论 (1)

1.1 课题的目的和意义 (1)

1.2 FPGA技术的发展及应用 (2)

1.3FPGA软件设计工具Quartus II (3)

第2章FIR数字滤波器的理论研究及分析 (5)

2.1数字滤波器的理论基础 (5)

2.2 数字滤波器的分类 (5)

2.3FIR数字滤波器的设计方法 (6)

第3章FPGA DSP系统设计分析 (7)

3.1DSP的基本概念 (7)

3.2 FPGA实现DSP的特点 (8)

3.3DSP Builder设计工具及设计规则 (9)

第4章基于FPGA的FIR低通滤波器设计 (12)

4.1设计方案 (12)

4.2FDATool滤波器设计 (12)

4.3FPGA定点数的确定 (14)

4.3.1导出系数文件 (14)

4.3.2FPGA定点数转换 (15)

4.4FIR滤波器模型的建立 (17)

4.4.1乘加子系统的搭建 (17)

4.4.2滤波器模块的添加和模块参数设置 (21)

4.4.3各模块的连接 (27)

第5章Simulink仿真 (29)

5.1 仿真时间设定 (29)

5.2示波器模块显示 (29)

5.3仿真结果分析 (31)

结论 (33)

参考文献 (34)

致谢 (35)

附录 (36)

附录1 FIR滤波器仿真模型图 (36)

附录2 FIR滤波器测试模型图 (37)

附录3 FPGA定点数转换程序 (37)

摘要

在现代通信领域中，FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。在实践中，往往要求对信号处理有实时性和灵活性，而已有的一些软件和硬件的实现方式则难以同时到达这两方面的要求。随着可编程逻辑器件和FDA技术的发展，使用FPGA来实现FIR滤波器，既具有实时性，又兼顾了一定的灵活性，越来越多的电子工程师采用FPGA器件来实现FIR滤波器。

本设计利用MATLAB/Simulink/DSP Builder设计一个FIR滤波器。首先根据滤波器指标，利用MATLAB工具箱滤波器设计工具设计滤波器，然后根据实际需要将系数导出并量化。接下来在Simulink 中使用Simulink库和DSP Builder库建立设计模型，并在Simulink中仿真。

关键词：FPGA，FIR低通滤波器，DSP Builder，Simulink

Abstract

In the modern communications field, the FIR Digital Filter is used from any practical applications for its good linear phase character, and it provide an important function in digital signal processing design. In practice, there is always a real-time and flexible requirement for signal processing. However, software and hardware techniques available for implementation are difficult to meet the demand for the two aspects in the same time.Along with the development of PLD device and EDA technology, more and more electrical engineers use FPGA to implement FIR Filter, as it not only meet the real-time requirement, but also has some flexibility.

This design uses MATLAB / Simulink / DSP Builder to design a FIR Digital Filter . Firstly according to the index of the filter, MATLAB /Toolboxes / Filter Design / Filter Design & Analysis Tool(FDATool) is used to design the filter . Then according to practical requirement derive and quantify the coefficient . Use the Simulink Library and the DSP Builder Library to establish design model and simulate in the Simulink.

Key words: FPGA，FIR low pass Filter , DSP Builder , Simulink