基于FPGA的硬件滤波器设计及仿真

图中，Ｉｍ ｒｍ 模块是一个 ＲＭ ｐ —ｏ Ｏ Ｏ 模块，仿真开始之前将输 入的波形数据保存在 ＲＮ中。仿真时 ，在时钟的作用下，由 Ｏ ａｄ ｄ 模块将 ＲＭ中的数据顺序送到滤波器模块 Ｆｌ ｒ Ｏ ｉ ｅ 中，滤波 ｔ 输出的数据传送到ｆｌ ｒｏｔ ｉ ｅ ｕ 引脚。 ｔ
由于 ＦＧ 仿真数 据也不能直观地反映 波形 ，因此我们在仿 ＰＡ
Ｆ１ ｒａｉ ｍｔｃ 置为 Ｆ ｅ—ｏｎ；Ｆｌ ｒｉｔｒａ ｊ ｅ ｒ ｈｅｉ 设 ｔ ｔ ｉ ｄ ｐｉ ｘ ｔ ｉ ｅ ｎｅｎｌ 的 ｔ ｓ中
Ｒｕ ｄｎ ｏ ｅ ｏ ｎ ｉｇ ｍ ｄ 设置为 Ｆ ｏ ：Ｏ ｅｆ ｗ ｍ ｄ ｌ ｒ ｖ ｒｌ ｏｅ设置 为 Ｓｔ ｒ ｅ ｏ ｏ ａ ｕａ 。 ｔ
通常会使用到 ＭＴＡ 软件作为设计和仿真的工具。 Ａ ＬＢ
本 文使 用 ＭＴＡ 制 一 个 四 阶 Ｉ ＡＬＢ定 Ｉ 圆 滤 波 器 ，通 过 Ｒ椭
ＦＡ ｏｌ ＤＴ ｏ 工具生成适于 ＦＧ ＰＡ的硬件描述语言 ，并 将其导入
ＱＡＴＩ中进 行设计仿 真。 ＵＲ Ｉ
二、Ｉ Ｉ Ｒ数字滤波器的设计
广西质量监督导报
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的硬件滤波器设计及仿真
［ 要］本文通过对～个四阶 Ｉ 摘 Ｉ Ｒ椭圆滤波器的设计 ，介绍利用 ＭＴＡ 及 Ａ ＬＢ
ＱＡＴＩ软件 实现基 于 Ａｔｒ 公司的 ＦＧ Ｕ Ｒ Ｉ ｌ ａ ｅ ＰＡ器件 的滤波器设计及仿 真的方法。
［ 关键词］ ＦＧ ；Ｉ 滤波器；Ｍ ＴＡ ＰＡ Ｉ Ｒ Ａ ＬＢ
四、Ｑ Ａ Ｔ中模块生成及仿真 ＵＲ
打开 ＱＡＴ Ｉ，新建一个 工程 ，导入 ＦＡｏｌ ＵＲ Ｉ ＤＴｏ 生成 的 Ｖｒ ｇ文件 ，并在顶层图中生成相应的模块。为便于仿真 ，设 ｅｌ ｏ
计如图 ５ 所示 的顶层设计图。
设置 完成后 ，使 用 Ｇ ｎｒ ｅＨＬ ｅｅａ Ｏ 工具生成 ＦＧ 设 计所需要 的 ｔ ＰＡ Ｖｒ ｇ ｅｌ 文件 ，并且保存为 ｆｌ ｒ ａ。 ｏ ｉ ｅ． ｄ ｔ ｆ
工具 （Ｄ Ｔｏ ） ＦＡ ｏ １ 。
一、 ｆ
｝ ｌ ｜
Ｆｏ ｕｒ ／ ｃ ｒ ｑ ｅ ￣ ＫＨ
／ ，
图 １
一
质量监督・ 消费指导 ５７
广 质 监 导 西 量 督 报
在 ＦＧ ＰＡ中使 用将 １ 位 定点 数据 。 因此在 使 用 Ｇｎｒｔ ６ ｅｅａｅ ＨＬ Ｄ 工具生成 ＦＧ 设计所 需要 的 Ｖｒ ｇ ＰＡ ｅｌ 文件 之前，我们还要将 ｏ
处理工具箱专用的滤波器设计分析工具，操作简单、灵活，可 以采用多种方法设计 ＦＲ Ｉ 滤波器。在 Ｈ ＴＡ 命令窗口输 Ｉ和 Ｉ Ｒ ＡＬＢ 入 ＦＡ ｏｌ ＤＴｏ 后回车就会弹出ＦＡｏｌ ＤＴｏ 界面。
首先 在 Ｆｌ ｒＴｐ ｉ ｅ ｙｅ中选 择 ｌ ａ （ 通 滤 波 器 ） ｔ ｏ ｐｓ 低 ｗ ｓ ：在 Ｄｓ ｎＭｔｏ 选项 中选 择 Ｉ ：接 着在相邻 的右则选 项 中选 择 ｅｉ ｅｈｄ ｇ Ｉ Ｒ Ｅｌ ｔ （ 圆 型 ）； 指 定 Ｆｌ ｒ Ｏｄ ｒ项 中 的 Ｓｅｉ ｌ ｐｉ 椭 ｉ ｃ ｉ ｅ ｒｅ ｔ ｐｃｆ ｙ Ｏｄｒ ４ 然 后 在 Ｆｅｕｎｙ Ｓｅｉ ｃｔｏｓ中 选 择 Ｕｉ ｒｅ＝ ： ｒｑｅｃ ｐｃ ｉａｉｎ ｆ ｎｔ为 Ｋｚ 给 出 采 样 频 率 Ｆ＝ Ｏ ， 通 带 Ｆａ ＝ ０ 最 后 在 Ｈ， ｓ ｌＯ ｐｓ ２ ｉ ｓ Ｍｇｉｕｅ ｐｃ ｉａｉｎ 中 选 择 Ｕｉ 为 ｄ ， Ａａｓ ｌ ａｎｔｄ Ｓｅｉ ｃｔｏｓ ｆ ｎｔ ｂ ｐｓ ， ＝ Ａｔｐ ２。设 置 完成 后点 击 Ｄｓｇ ｉ ｅ ｓ ＝０ ｏ ｅｉｎＦｌ ｒ即可得 到所 设 计 的 ｔ Ｉ 滤波器。 Ｉ Ｒ
图２
真 时会使用 ＭＴＡ 来辅助 实现 。首先 ，我们使 用 Ｍ ＴＡ 生成 Ａ ＬＢ Ａ ＬＢ 输入波形数据 ，为 了便于 比较 ，我们取 与 Ｓｍ ｌ ｋ ｉｕｉ 中相同的仿 ｎ 真数据。在 Ｍ ＴＡ 中建立 ＳＮ Ｉ． 文件 ，内容如下 ： ＡＬＢ Ｉ＿ＮＭ
ｘＯ ９ ＝ ：９ ；
Ｉ 数字滤波器与 ＦＲ Ｉ Ｒ Ｉ 数字滤 波器相比 ，它可 以用较低 的阶
设计完后的幅频响应如图 １所示。
数获得高选择性 ，所用逻辑资源少、效率高 ，在相同门级规模
和 相同时钟速 度下可以提供 更好的特性。本文的设计为 ４阶 Ｉ Ｉ Ｒ 椭 圆滤波器 ，采样频率为 １ ０ Ｈ ， 止频率为 ２ Ｈ ，阻带衰 Ｏ ｚ 截 Ｋ ０ ｚ Ｋ 减 为 ２ Ｂ ０ 的低通 滤波 器。 ｄ 本 文使用到 ＭＴＡ 信号处理工具箱 中的滤波器设计 和分析 ＡＬＢ
陈 然 ’胡代弟 （． １ 郑州铁路职业技术学院。河南 郑州 ４ ０ ５ ； ５ ０ ２
２ 郑州大学西亚斯学院 。河南 郑 州 ４ ０５ ） 。 ５０２
一
、
引言
ＦＡ ｏｌ（ｉ ｅ ｅｉ ＤＴｏ Ｆｌ ｒＤｓ ｎ＆ Ａａ ｓ ｏ１ ｔ ｇ ｎｌ ｉ Ｔｏ）是 Ｈ ＴＡ 信 号 ｙｓ ＡＬＢ
ｍ＝Ｘ；
执 行仿 真 后 ，分 别 将 滤 波 器 的输 入 和 输 出 数据 显 示 在 Ｓｏｅ 和 Ｓｏｅ ，波形分别为图 ３和图 ４所示 。 ｃｐｌ ｃｐ 上
三、Ｓｍｕｉ ｉ ｌｋ中的仿真 ｎ
为 了进一步验证仿真我们设计 的滤 波器 ，在 Ｓｍ ｌ ｋ ｉｕ ｎ 环境 ｉ
下，将我们设计的滤波器作为模块导出，并输入信号为 Ｓ（） ｔ
＝ｉ （００２ ｔ ｓｎ （００ ｔ ，设 计如 图 ２ 示的仿 ｓ １０ ）＋ｉ ３００ ２ ）பைடு நூலகம்ｎ 所
图５
信号处理过程中，对信号的过滤、检测、预测等，都要使 用滤波器，数字滤波器是数字信号处理中使用最广泛的一种器
件。ＦＧ 具有使 用灵活、可并行工作 、运算速 度高等优 点 ，越 ＰＡ 来越多地运用到数字信号处理中。 传统的数 字滤波器 的设计使 用公 式繁琐 ，参 数改变后 需要 重新计算 ，从而在设计滤波器时工作量很大。现代滤 波器设 计 ，