第10章 DSP Builder设计深入
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2、选择Design Filter
H (z)
16
bk z
k
10-7
k 1
H (z) z
1
15
bk z
k
10-8
k 0
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-12 FIR滤波器的幅频响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-7 fir4tap子系统
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-8 fir4tap子系统内部原理图
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-9 16阶直接I型FIR滤波器模型
h (2 )
h (3 )
h (4 )
图10-5 直接I型4阶FIR滤波器节
y4out
2、4阶FIR滤波器节设计
10.1 FIR数字滤波器设计
图10-6 直接I型4阶FIR滤波器节
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 Xin、hn0、hn1、hn2、hn3模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Input port” 参数“number of bits”设为“9”
3、滤波器分析
图10-13 FIR滤波器的相频响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-14 幅频响应与相频响应比较
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-15 FIR滤波器的群延时
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-21 量化优化设置
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
Байду номын сангаас
图10-22 量化后系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-23 量化后幅频、相频响应
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
图10-29 确定FIR滤波器系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.1 FIR滤波器原理
x(n) z -1 z -1 z -1
h(0)
h(1)
h(2)
h(3)
图10-1 3阶FIR滤波器结构
y(n)
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
h ( n ) C q ( h ( 0 ) x ( n ) h (1) x ( n 1) h ( 2 ) x ( n 2 ) h ( 3 ) x ( n 3 ))
h(k-1)
h(k)
yout
图10-4 直接I型FIR滤波器结构
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计
H ( z ) h (1) z
1
h(2) z
2
h (3) z
3
h(4) z
4
10-6
x in
z -1
x (n -1 )
z -1
z -1
z -1
h (1 )
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
图10-26 16阶低通FIR滤波器
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
7、导出滤波器系数的另一种方法 把FIR滤波器模型中的h1～h16模块的参数“Constant Value （常数值）”设置为： Num(n)*(2^8) 其中Num同上文所述，是FDATool的系数导出，n用具体的数字来 代替，如h1模块用Num(1)*(2^8)，h2模块用 Num(2)*(2^8)。 最后利用SingalCompiler，选定器件系列，把模型转成VHDL文 件，用QuartusII进行综合/适配，锁定管脚和下载至FPGA中，就可 以完成硬件实现了。
滤波器转换（TransForm Filer）
设置量化参数（Set Quantization Parameters）
实现模型（Realize Model）
导入滤波器（Import Filter）
设计滤波器（Design Filter）
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
1、打开Matlab的FDATool
图10-10 打开FDATool
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
1、打开Matlab的FDATool
图10-11 FDATool界面
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
2、选择Design Filter
10-5
h ( 0 ) 63 h (1) 127 h ( 2 ) 127 h ( 3 ) 63
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
图10-1 3阶FIR滤波器结构
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计 Chirp Signal模块：（Chirp Signal） 库：Simulink中Sources库 参数“Initial Frequency（Hz）”设为“0.1” 参数“Target time”设为“10” 参数“Frequency at target time（Hz）”设为“1” 参数“Interpret vectors parameters as 1-D”选中 Gain模块：（Gain） 库：Simulink中Math Operations库 参数“Gain”设为“127” 参数“Multiplication”设为“Element wise(K.*u)” Scope模块：（Scope） 库：simulink中sinks库 参数“Number of Axes”为“2”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-24 量化后噪声分析
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
5、导出滤波器系数
图10-25 导出系数对话框
6、修改FIR滤波器模型添加参数
10.1 FIR数字滤波器设计
3、滤波器分析
图10-18 FIR滤波器的零极点
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-19 FIR滤波器系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-20 量化参数设置
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
10.1 FIR数字滤波器设计
图10-27 IP Core模块库
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
1、FIR滤波器核的使用
2、配置FIR滤波器器核
图10-28 设置FIR Core参数
10.1 FIR数字滤波器设计
Parallel Adder Subtractor模块：（Parallel Adder Subtractor） 库：Altera DSP Builder中Arithmetic库 参数“Add(+)Sub(-)”设为“++++” 使用“Pipeline” 参数“Clock Phaese Selectioon”设为“1
h9、h10、h11、h12、h13、h14、h15模块：（Delay） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“Signed Integer” 参数“number of bits”设为“9”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
xin模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Input port” 参数“number of bits”设为“9” yout模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“20”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
图10-3 FIR滤波器仿真结果
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计
xin x(n) z -1 z -1 z -1 z -1 x(n-k)
h(0)
h(1)
h(2)
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
x16模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“9” Parallel Adder Subtractor模块：（Parallel Adder Subtractor） 库：Altera DSP Builder中Arithmetic库 参数“Add(+)Sub(-)”设为“++++” 使用“Pipeline” 参数“Clock Phaese Selectioon”设为“1” h0、h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8、
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-16 FIR滤波器的冲激响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-17 FIR滤波器的阶跃响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
yn模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“20”
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 xn4模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“9”
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 Delay、Delay1、Delay2、Delay3模块：（Delay） 库：Altera DSP Builder中Storage库 参数“Depth”设为“1” 参数“Clock Phase Selection”设为“1” Product模块：（Product） 库：Altera DSP Builder中Arithemtic库 参数“Pipeline”设为“2” 参数“Clock Phase Selection”设为“1” 不选择“Use LPM”
EDA技术与VHDL
第10章
DSP Builder设计深入
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.1 FIR滤波器原理
H (z)
b
k 0
M
k
z
k
10-1
y (n)
x ( n i ) h (i )
i0
L 1
10-2
y (n) x(n) h(n)
10-3
h ( n ) h ( 0 ) x ( n ) h (1) x ( n 1) h ( 2 ) x ( n 2 ) h ( 3) x ( n 3) 10-4
H (z)
16
bk z
k
10-7
k 1
H (z) z
1
15
bk z
k
10-8
k 0
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-12 FIR滤波器的幅频响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-7 fir4tap子系统
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-8 fir4tap子系统内部原理图
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
图10-9 16阶直接I型FIR滤波器模型
h (2 )
h (3 )
h (4 )
图10-5 直接I型4阶FIR滤波器节
y4out
2、4阶FIR滤波器节设计
10.1 FIR数字滤波器设计
图10-6 直接I型4阶FIR滤波器节
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 Xin、hn0、hn1、hn2、hn3模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Input port” 参数“number of bits”设为“9”
3、滤波器分析
图10-13 FIR滤波器的相频响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-14 幅频响应与相频响应比较
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-15 FIR滤波器的群延时
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-21 量化优化设置
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
Байду номын сангаас
图10-22 量化后系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-23 量化后幅频、相频响应
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
图10-29 确定FIR滤波器系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.1 FIR滤波器原理
x(n) z -1 z -1 z -1
h(0)
h(1)
h(2)
h(3)
图10-1 3阶FIR滤波器结构
y(n)
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
h ( n ) C q ( h ( 0 ) x ( n ) h (1) x ( n 1) h ( 2 ) x ( n 2 ) h ( 3 ) x ( n 3 ))
h(k-1)
h(k)
yout
图10-4 直接I型FIR滤波器结构
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计
H ( z ) h (1) z
1
h(2) z
2
h (3) z
3
h(4) z
4
10-6
x in
z -1
x (n -1 )
z -1
z -1
z -1
h (1 )
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
图10-26 16阶低通FIR滤波器
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
7、导出滤波器系数的另一种方法 把FIR滤波器模型中的h1～h16模块的参数“Constant Value （常数值）”设置为： Num(n)*(2^8) 其中Num同上文所述，是FDATool的系数导出，n用具体的数字来 代替，如h1模块用Num(1)*(2^8)，h2模块用 Num(2)*(2^8)。 最后利用SingalCompiler，选定器件系列，把模型转成VHDL文 件，用QuartusII进行综合/适配，锁定管脚和下载至FPGA中，就可 以完成硬件实现了。
滤波器转换（TransForm Filer）
设置量化参数（Set Quantization Parameters）
实现模型（Realize Model）
导入滤波器（Import Filter）
设计滤波器（Design Filter）
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
1、打开Matlab的FDATool
图10-10 打开FDATool
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
1、打开Matlab的FDATool
图10-11 FDATool界面
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
2、选择Design Filter
10-5
h ( 0 ) 63 h (1) 127 h ( 2 ) 127 h ( 3 ) 63
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
图10-1 3阶FIR滤波器结构
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计 Chirp Signal模块：（Chirp Signal） 库：Simulink中Sources库 参数“Initial Frequency（Hz）”设为“0.1” 参数“Target time”设为“10” 参数“Frequency at target time（Hz）”设为“1” 参数“Interpret vectors parameters as 1-D”选中 Gain模块：（Gain） 库：Simulink中Math Operations库 参数“Gain”设为“127” 参数“Multiplication”设为“Element wise(K.*u)” Scope模块：（Scope） 库：simulink中sinks库 参数“Number of Axes”为“2”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-24 量化后噪声分析
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
5、导出滤波器系数
图10-25 导出系数对话框
6、修改FIR滤波器模型添加参数
10.1 FIR数字滤波器设计
3、滤波器分析
图10-18 FIR滤波器的零极点
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-19 FIR滤波器系数
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
4、量化
图10-20 量化参数设置
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
10.1 FIR数字滤波器设计
图10-27 IP Core模块库
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器
1、FIR滤波器核的使用
2、配置FIR滤波器器核
图10-28 设置FIR Core参数
10.1 FIR数字滤波器设计
Parallel Adder Subtractor模块：（Parallel Adder Subtractor） 库：Altera DSP Builder中Arithmetic库 参数“Add(+)Sub(-)”设为“++++” 使用“Pipeline” 参数“Clock Phaese Selectioon”设为“1
h9、h10、h11、h12、h13、h14、h15模块：（Delay） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“Signed Integer” 参数“number of bits”设为“9”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
xin模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Input port” 参数“number of bits”设为“9” yout模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“20”
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器
1．3阶常数系数FIR滤波器设计
图10-3 FIR滤波器仿真结果
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计
xin x(n) z -1 z -1 z -1 z -1 x(n-k)
h(0)
h(1)
h(2)
10.1 FIR数字滤波器设计
3、16阶FIR滤波器模型设计
x16模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“9” Parallel Adder Subtractor模块：（Parallel Adder Subtractor） 库：Altera DSP Builder中Arithmetic库 参数“Add(+)Sub(-)”设为“++++” 使用“Pipeline” 参数“Clock Phaese Selectioon”设为“1” h0、h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8、
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-16 FIR滤波器的冲激响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
3、滤波器分析
图10-17 FIR滤波器的阶跃响应
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具
yn模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“20”
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 xn4模块：（Altbus） 库：Altera DSP Builder中IO & Bus库 参数“Bus Type”设为“signed Integer” 参数“Node Type”设为“Output port” 参数“number of bits”设为“9”
10.1 FIR数字滤波器设计
2、4阶FIR滤波器节设计 Delay、Delay1、Delay2、Delay3模块：（Delay） 库：Altera DSP Builder中Storage库 参数“Depth”设为“1” 参数“Clock Phase Selection”设为“1” Product模块：（Product） 库：Altera DSP Builder中Arithemtic库 参数“Pipeline”设为“2” 参数“Clock Phase Selection”设为“1” 不选择“Use LPM”
EDA技术与VHDL
第10章
DSP Builder设计深入
10.1 FIR数字滤波器设计
10.1.1 FIR滤波器原理
H (z)
b
k 0
M
k
z
k
10-1
y (n)
x ( n i ) h (i )
i0
L 1
10-2
y (n) x(n) h(n)
10-3
h ( n ) h ( 0 ) x ( n ) h (1) x ( n 1) h ( 2 ) x ( n 2 ) h ( 3) x ( n 3) 10-4