基于FPGA的数字滤波器
基于FPGA的sinc3结构的数字抽取滤波器
基于FPGA的sinc3结构的数字抽取滤波器基于FPGA的sinc3结构的数字抽取滤波器，今年电子设计大赛D题必用的模块，实测效果非常好，做西格玛-德尔塔ADC必用的滤波器module sinc3(mdata1, mclk1, reset, DATA ,word_clk,mode);input mclk1; /*滤波器工作时钟*/input reset; /*滤波器复位*/input mdata1; /*接收到的待滤波的数据*/input [1:0]mode;output [15:0] DATA; /*滤波完成的数据*/output word_clk;integer location;integer info_file;reg [35:0] ip_data1;reg [35:0] acc1;reg [35:0] acc2;reg [35:0] acc3;reg [35:0] acc3_d1;reg [35:0] acc3_d2;reg [35:0] diff1;reg [35:0] diff2;reg [35:0] diff3;reg [35:0] diff1_d;reg [35:0] diff2_d;reg [15:0] DATA;reg [11:0] word_count;reg word_clk;reg init;/*Perform the Sinc ACTION*/always @ (mdata1)if(mdata1==0)ip_data1 <= 0; /* change from a 0 to a -1 for 2's comp */elseip_data1 <= 1;/*ACCUMULATOR (INTEGRATOR) Perform the accumulation (IIR) at thespeed of the modulator.Z = one sample delayMCLKOUT = modulators conversion bit rate*/always @ (posedge mclk1 or posedge reset)if (reset)begin/*initialize acc registers on reset*/acc1 <= 0;acc2 <= 0;acc3 <= 0;endelsebegin/*perform accumulation process*/acc1 <= acc1 + ip_data1;acc2 <= acc2 + acc1;acc3 <= acc3 + acc2;end/*DECIMATION STAGE (MCLKOUT/ WORD_CLK)*/ always @ (negedge mclk1 or posedge reset)if (reset)。
基于FPGA的IIR低通数字滤波器的设计
文件 时调 用 已建立好 的模 块 。测 试仿 真结 果表 明基于 Ｆ ＧＡ设计 的 ＩＲ数字滤 波器 达到 了设计 要求 。 Ｐ Ｉ
关键 词 ：Ｉ Ｉ Ｒ数字 滤波 器 级 联型 中图分 类号 ：Ｔ １ Ｎ７ ３ Ｆ ＧＡ Ｐ 文章 编号 ：１ ０ ．８ ２２ １）２０ ２ ．３ ０ ３４ ６ （０ ２０ ．０ ４０
小截 断误 差的考 虑 ， 据设计 指标 首先 利用 Ｍａｌ 依 ｔ ｂ进行 参数 的计算 并进行 量化 ，同时获得 系统 的幅频 响应 、 ａ 单位 冲击 响应等 系统 基本信 息 。随后 在分 析 ＩＲ 数字 滤波器 内部 乘法器 、加 法器 的输入 输 出基础上 ，调 用 Ｉ Ｑ ａｔｓ Ｉ ｕ ｒ 软件 调试 程序 建立乘 法器 和加 法器模 块 ，依据 自顶 向下的设 计思想 搭建 整体 电路 ，并在 建立项 层 ｕＩ
据 幅度 特 性 指 标 要 求 设 计 了 一个 输 入 ８位 、输 出
８位 的 ＩＲ低 通 数 字滤 波 器 。 Ｉ
频谱分析等领域 。数字滤波器按照响应方 式的不 同 ，可 分 为 ＦＲ （ 限长 脉 冲 响 应 ）滤 波 器 和 ＩＲ Ｉ 有 Ｉ （ 限长 脉 冲 响应 ） 波 器 ］ 比较 于 ＦＲ 数 无 滤 。相 Ｉ
Ａｂ ｔａｔ Ｏｎ ｉｄｏ ＩＲ ｄ ｉ ｌ ｌ ｒｗ ｉｈｈｓ８ｉ ｕｓａ ｄ８ｏ ｔｕｓｉ ｄｓ ｎｄｂｓｄｏ ＰＧ Ｉ ｓｒｃ： ｅｋｎ Ｉ ｉ ｔ ｆ ｔ ｈｃ ａ ｎ ｔ ｎ ｕ ｔ ｓ ｅｉ ｅ ａｅ ｎＦ Ａ．ｎ ｆ ｇ ａｉ ｅ ｐ ｐ ｇ ｔｒ ｓｏ ｅｌａｉｎ ｏ ｓｄｒｎ ｅｒａｉ ｈ ｕｔ ｇ ｅｒｒ ｒｔ ＇ｔｅｐ ｒｍｅｅｓａｅｃｍ ｕｅ ｎ ｅｍ ｆｒａｉ ｔ ．ｃｎｉｅｉ ｄｃｅｓ ｇ ｔｅｃｔｎ ｒｏ， ｓｌ ｈ ａａ ｔ ｒ ｏ ｐ ｔｄ ａｄ ｚ ｏ ｇ ｎ ｉ ｙ ｒ ｑ ａ ｔｅ ｙｕｉ ｔ ｂｂ ｓｄｏ ｅｉｎｇ ｉｅｉｅ ｈ ｓｅ ｆｒ ａｉｎｏ ａ ｎｔｄ ｅｐ ｎｅａｄ ｕ ｎｉ ｄｂ ｓｎ Ｍａｌ ａｅ ｎｄ ｓ ｕｄ ｌ ．Ｔｅｓ ｔｍ ｉ ｏｍ ｔ ｍ ｇ ｉ ｅｒｓｏ ｓ ｎ ｚ ｇ ａ ｇ ｎ ｙ ｎ ｏ ｆ ｕ ｉｐ ｌ ｅ ｏ ｓ ｒ ｌ ｃｕｒｄ Ｌ ｔｒｂｓｄｏ ｅａ ａ ｓ ｐ ｔ ｎ ｕ ｕ ＩＲｄｇｔｌ ｌ ｒｎ ｅ ｍ ｕｓ ｒｓ ｎｅ ｅ ｓ ａｑ ｉ ． ａｅ ａｅ ｔ ｎ ｌ ｉｏ ｉ ｕ ｄｏ ｔ ｔｆ Ｉ ｉｉ ｆ ｔ ｎ ｒ ｅ ｐ ａ ａｏ ｅ ， ｎｈ ｙ ｓｆ ｎ ａ ｐ ｏ ａｉ ｅ ｉ ｍｕｔ ｌ ａｉｎａｄａ ｄｒ ｃ ｉｅ Ｑｕｒｕ ｉｔ ｎ ｅｒｄｔ ｔｐｍｕｔ ｌ ａｉｎａ ｄａ ｄｒｍ ｃ ｉｅ ｌ ｌｐｉ ｔ ｎ ｄ ｅ ｈｎ ， ａｔｓ ｓ ｒ ｓ ｒｅ ｓ ｌｐｉ ｔ ｎ ｄ ｅ ａ ｈｎ ｄ ｉ ｃ ｏ ｍａ Ｈ ａ ｆ ｏ ｅｕ ｉ ｃ ｏ ｍｏ
基于FPGA的FIR数字滤波器的实现
Ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ） 算法进 一步 简化 Ｃ Ｓ Ｄ编码 ． 然后采 用 Ａ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ 公
司的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ芯片来实现信号处理中的 Ｆ Ｉ Ｒ数字滤波器．
实验证 明这是 一种 Ｆ Ｉ Ｒ数 字 滤 波 器 的 较 好 的 设 计 选 择， 具 有 应 用 价值
ＨＵＡ Ｚ ｅ ， ＺＨＡＯ Ｘｉ ｎ ｇ －ｈ ａ ｎ ｇ ， Ｆ Ｕ Ｚ ｈ ａ ｏ － ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｌ Ｕ Ｙｏ ｕ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｎｉ
（ １ ） 从最低有效位开始 ． 用 １ ０ …（ ） － １ 取 代 所 有 大 于 ２的 １ 序 列 。此 外 还 需 用 １ １ ０ — １ 取代 １ ０ １ １ 。 （ ２ ） 从最高有效位开始 ， 用０ １ １ 代替 １ ０ － １ 。 例如 ：
（ ９ １ ） １ ０ ＝ （ １ ０ １ １ ０ １ １ ） ２ － （ １ １ ０ 旷１ ０ － １ ） 佳ｃ ｓ Ｄ
收稿 日期 ： ２ ０１ ３ — ０ ９ —１ ０ 修稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —１ ０ —１ ０
作 者 简介 ： 陈剑 冰 ， 男， 本科 ， 研 究 方 向 为信 号 处理
④ 现 代 计算 机 ２ ０ １ ３ ． １ ０ 中
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｅ ｔ ｅ ｒ Ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ Ｏｕ Ｓ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅｎ ｔ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＰＩ ａ ｔ ｆ Ｏｒ ｍ
★基 金 项 目： 广 东省 科 技 厅 产 学研 项 目（ Ｎｏ ＿ ２ ０ １ ２ Ｂ ０ ９ １ １ ０ ０ ３ ４ ９ ） 、 广 东省 经 信 委 项 目（ Ｎｏ ． Ｇ ＤＥ Ｉ Ｄ２ ０ １ ０ Ｉ ｓ ０ ３ ４ ） 、 广 州市 越 秀 区科 技 项 目 （ Ｎｏ ． ２ ０ １ ２ 一 Ｇ Ｘ一 ０ ０ ４ ）
基于FPGA的IIR数字滤波器的设计与实现
关 键 词 ： 阶 节 ，Ｒ 数 字 滤波 器 ，Ｐ 二 Ｉ Ｉ Ｆ ＧＡ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
Ｔｈｓ ａｐ ｎｒ ｄｕ ｓ ｅｈｏ ｓｉｇ ａｓ ａ ｉ ｐ ｅｒｉｔｏ ｃｅ ａ ｍ ｔ ｄ ｏｆｕ ｎ ｃ ｃ ｄｅｄ ｓ ｏ ｄｅｒ ｏｃ ｓ ｅｃ ｎｄ ｏｒ ｂｌ ｋ ｗｈｃｈ ｉ ｂａ ｅ ｏｎ ＰＧＡ ｏ ｍ ｐｌ ｓ Ｆ ｔ ｉ ｅｍｅｎ ｈ ｐｒ ｃ— ｔｔｅ ｉ ｉ ｎ
张书召 （ 桐柏 鑫 泓银 制 品有限 责任公 司 ， 南 西峡 ４ ４ ５ ） 河 ７ ７ ０
彭 杰 （ 广东工业大学 自动化学院， 广东 广州 ５ ０ ９ ） １０ ０
摘 要
介 绍一 种 使 用 二 阶 节级 联 方 法在 Ｆ ＧＡ 上 实现 任 意 阶 数 的 Ｉ （ 限 脉 冲 响 应 ） 数 字 滤 波 器 的 原 理 和 方 法 。 首 先 在 Ｐ Ｉ 无 Ｒ
ｐｅ ａ ｄ ｍｅｈ ｄ ｏ ｎ ｒ ｅ ｕ ｅ Ｉ （ ｆ ｉ ｍｐ ｌｅ ｒｓ ｏ ｓ ） ｄｇｔｌｆ ｅ ｉ ｔｈ ｉ ｒｉ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｕｒ— ｉ ｎ ｔｏ ｆａ ｙ ｏｄ ｒｎ ｍｂ ｒｆ Ｒ ｉ ｉｔ ｉ ｕｓ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎｎ ｅ ｉｉ ｉ ｒ ｒ ， ｅ ｆｔ ｎ ｃ ｏｄ ｎ ｅ ｗｉ ｒｑ ｉ ａ ｌ Ｆｓｔ ｔ ｌ ｅ ｈ ｅ
１ Ｉ Ｉ Ｒ数 字 滤 波器 的 原 理 和 设计
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数 字滤 波 器 从 实 现 的 网络 结 构 或 者 从 单位 脉 冲响 应 的 长 度
图 １ 直 接 ｎ型 结 构
不 同 ，可 以 分 为 无 限 脉 冲响 应 （Ｒ）滤 波 器 和 有 限 脉 冲 响 应 Ｉ Ｉ
基于FPGA的数字滤波器的设计与实现
基于FPGA的数字滤波器的设计与实现数字滤波器是一种非常重要的数字信号处理技术，用于消除输入信号中的噪声，并提高信号品质和可靠性。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种用于构建数字电路的可编程逻辑器件，因其高度的可定制性、可重构性和高性能而被广泛应用于数字信号处理中。
本文将介绍基于FPGA的数字滤波器的设计和实现，包括滤波器原理、数字滤波器设计方法、FPGA实现技术以及实验结果分析等内容。
一、数字滤波器原理数字滤波器是滤波器的一种，其实现基于数字信号处理技术。
数字滤波器的输入信号是离散时间信号，输出信号也是离散时间信号。
数字滤波器通过在离散时间域上对输入信号进行滤波，实现对输入信号中某些频率成分的滤除或保留。
数字滤波器通常分为FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器两类。
FIR滤波器是一种线性相位滤波器，其系统函数是一个有限长度的冲激响应权重系数序列。
FIR滤波器通过对输入信号的每个样本与权重系数的乘积进行累加，输出得到滤波后的信号。
FIR滤波器具有零相位失真、线性相应特性、易于设计、易于实现等优点。
IIR滤波器是一种具有无限脉冲响应的滤波器，其系统函数是一个有理多项式。
与FIR滤波器相比，IIR滤波器具有更高的滤波效率、更低的计算复杂度和更好的逼近性，但也存在稳定性差、相位失真大等问题。
二、数字滤波器设计方法数字滤波器的设计方法主要包括滤波器性能要求的确定、滤波器类型的选择、滤波器设计的数学模型的建立、滤波器参数的计算、滤波器实现等几个方面。
在确定滤波器性能要求方面，需要考虑滤波器的通频带、阻带、通带和阻带带宽、滤波器响应曲线、阶数等方面的参数。
在滤波器类型的选择方面，需要根据滤波器的性能要求、实现难易度、计算复杂度和开销等方面的因素进行综合考虑。
在滤波器设计的数学模型的建立方面，需要根据选定的滤波器类型建立其对应的数学模型。
在滤波器参数的计算方面，需要根据滤波器的数学模型进行参数的计算和优化。
基于FPGA的IIR数字滤波器设计
摘要数字信号处理在科学和工程技术等许多领域中得到了广泛的应用，其中数字滤波器是现代数字信号处理系统的重要组成部分。
无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器是非常重要的一类滤波器，与有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器相比，IIR能够以较低的阶次获得较高的频率选择特性从而得到了广泛的应用。
本课题采用一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的IIR数字滤波器的设计方案。
首先基于IIR数字滤波器的相关理论知识，研究了IIR数字滤波器的常用设计方法，并分析了各种IIR数字滤波器的实现结构等基本理论，由分析结果确定了所要设计的IIR数字滤波器的实现结构。
然后基于FPGA的结构特点，研究了IIR数字滤波器的FPGA设计与实现，并通过Quartus Ⅱ设计平台，采用自顶向下的模块化设计思想，将整个IIR数字滤波器分为：时序控制、延时、补码乘加和累加四个功能模块。
分别对各模块进行VHDL语言描述，并进行了仿真和综合。
仿真结果表明，本设计的IIR数字滤波器运算速度较快，系数改变灵活，有较好的参考价值。
关键词:数字滤波器；无限长单位冲激响应；现场可编程门阵列；VHDL硬件描述语言ABSTRACTDigital signal processing is widely used in lots of fields, such as in science and project technique, Digital filter is one of the important contents of digital signal process. Infiinite impulse response units (IIR) digital filter is a very important type of filters. With its good characteristic of frequency selection in lower order in comparison with finite impulse response (FIR), IIR digital filter is widely applied in modern signal processing systems. This subject is a IIR digital filter design based on the using of field programmable gate array (FPGA). Firstly, based on the analysis of IIR basic realization architectures and the related theoretic analysis, the design methods of IIR sigital filter has been discussed and the structures of a variety of IIR digital filter which can be realized has been analysised. For the results of the theoretical analysis, the final architecture and realization of IIR digital has been decided, Based on the structural characteristics of FPGA, the FPGA design and realization of IIR digital filter has been researched. By used the design plant of Quartus Ⅱ, we adopt blocking method named “Top-down ” and divide the entire IIR digital filter into four blocks, which are Clock control, Time delay, Multiply-addition and Progression. After described with VHDL，we do emulate and synthesis to each block. The result shows that, the introduced IIR digital filter runs fast, and the coefficient changes agility. It has high worth for consulting.Key Words: Digital filter; infinite impulse response units; field programmable gate array; VHDL hardware description language目录1器件简介 (1)2 IIR数字滤波器的相关理论 (4)2.1 IIR滤波器的基本理论 (4)2.1.1 IIR数字滤波器的幅频特性 (5)2.1.2 IIR数字滤波器的相频特性 (7)2.2 IIR数字滤波器的实现结构 (7)2.2.1 直接型结构 (7)2.2.2 级联型结构 (8)2.2.3并联型结构 (10)2.3 数字滤波器的有限字长效应理论 (10)2.3.1 数字表示 (11)2.3.2 输入量化 (12)2.3.3 系数量化 (13)2.3.4 乘积量化 (17)2.3.5 极限环 (19)3 IIR数字滤波器的分析设计 (21)3.1 IIR数字滤波器的模拟转换设计法 (21)3.2 IIR数字滤波器的S-Z变换设计 (21)3.2.1标准Z变换 (22)3.2.2双线性Z变换 (24)3.3 IIR数字滤波器的零极点累试法 (25)3.4 优化设计法 (25)3.5 IIR数字滤波器的硬件实现方案 (25)4 EDA技术和可编程逻辑器件 (30)4.1 电子设计自动化EDA技术 (30)4.2 可编程逻辑器件 (30)4.2.1 FPGA概要 (31)4.2.2 FPGA设计语言 (31)4.2.3 FPGA开发环境 (32)5 IIR数字滤波器的设计与仿真结果分析 (33)5.1 各模块的设计与仿真结果分析 (33)5.1.1 时序控制模块的设计与仿真结果分析 (33)5.1.2 延时模块的设计与仿真结果分析 (34)5.1.3 补码乘加模块的设计与仿真结果分析 (35)5.1.4 累加模块的设计与仿真结果分析 (36)5.1.5 顶层模块设计 (36)5.2 IIR数字滤波器的仿真与结果分析 (37)5.2.1 IIR数字滤波器的系统设计 (37)5.2.2 IIR数字滤波器的系统仿真与结果分析 (38)5.2.3 高阶IIR数字滤波器的实现 (39)6 IIR数字滤波器的硬件实现 (40)6.1 IIR数字滤波器的硬件实现平台 (40)6.1.1 硬件结构 (40)6.1.2器件介绍 (41)6.1.3 JTAG链简介 (43)6.1.4 FPGA的配置 (44)6.2 IIR数字滤波器的VHDL设计 (45)6.2.1 接口定义 (45)6.2.2 综合与仿真 (45)6.3 数字滤波器的实现 (45)结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (48)附录1 各模块VHDL程序 (49)1器件简介数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。
基于FPGA的数字匹配滤波器的设计
摘 要 ： 字 匹配滤 波 器（ ＭＦ在 通信 和 雷达接 收机 中应用 广 泛， 数 Ｄ ） 文章 分析 了 匹配 滤 波器 的重要 参数 和 电路基 本 结构 ， 结合 数字 匹配滤 波器
在扩 频 系统 中的应 用 ， 出 了基 于 Ｆ Ｒ滤波 器的 Ｉ 核 设计 数 字 匹配滤波 器和折 叠数 字 匹配滤 波器 的 Ｆ Ｇ 实现 方 法。 给 Ｉ Ｐ ＰＡ
文章 编 号 ：０ ６ ４ Ｉ（ ００）６ ０６ — ２ １０ — ３ １２ １ １— １４ ０
Ｏ 引言
匹 配 滤 波器 在通 信 、 达 最 佳 接 收机 以 及 扩 频 通 信 中 Ｐ 雷 Ｎ码 捕 获 中 被 广 泛 应 用 ， 随着 高 速度 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ器 件 的 出现 及相 应 Ｅ Ａ软 件 Ｄ 的成 熟 ， 于 Ｆ Ｇ 的数 字 匹配 滤 波 器 （ Ｆ） 计和 实 现成 为研 究 基 ＰＡ ＤＭ 设 热 点 ｌ 与传 统 的声 表 面 波 匹配 滤 波 器 相 比较 ， ｌ ｌ 。 数字 匹配 滤 波 器 有着 特 殊 的优 点 ： 理 增 益 高 ， 编 程 能 力 强 ， 存 在 固 有 噪 声 ， 有 噪 处 可 不 没 图 １ 传 统 ＦＲ 型 双 路 匹 配滤 波 器 结 构 Ｉ 声 积 累 问 题 ， 且 处 理 信 号 的形 式 灵 活 。 采 用 Ｆ Ｇ 设计 数 字 匹 配 而 ＰＡ 结 构 的 顺 序相 反 ， 加法 器 链 的 延 迟 替 代 了直接 型 ＦＲ结 构 中延 迟 且 Ｉ 滤 波 器 ， 本 较低 ， 积减 小 ， 统 的 整体 性 能 很 高 。 成 体 系 移 位 寄 存 器 的作 用 。 然 ， 置 结 构 的 等 待 时 间小 ， 关长 度 的 改 变 显 倒 相 １ ＭＦ重 要 参数 Ｄ 但 匹配滤波器 的量化位数和抽样 频率在数 字匹配滤波器设计 中 也 非常 方 便 ， 对 前 级 的带 负载 能 力 要 求 较 高 。 由于 乘法 器 系数 仅 １ ，可 以用 加 或 者 减 的 运 算 就 可 以代 替 实 际 意 义上 的乘 法运 一 是 两 个 非 常 重 要 的参 数 ， 化 位 数 越 多 、 量 抽样 频 率 越 高 ， 配 滤 波器 为＋ ／１ 匹 所 简 倒 Ｉ 的性 能 越 好 ， 硬 件代 价 也 越 大 ， 实 际 应 用 下 ， 该 实 际 根 据 情 况 算 ， 以加 法 器 代 替 了乘 法器 ， 化 了 电路 。 置 型 ＦＲ 匹配 滤 波器 但 在 应 二者 都 兼 顾 到 。 献川 多 比特 量 化 Ｄ 文 对 ＭＦ在 高 斯 白噪声 及 单 频 干扰 结 构 图 如 图 ２所 示。 下 的性 能 与 模 拟 滤波 器 （ 化 无 穷 阶 数 滤 波 器 ） 行 了 比较 ， 结论 量 进 其 是 ： 高 斯 白 噪声 下 ， 在 当超 过 两 比特 量 化 时 Ｄ ＭＦ的输 出信 噪 比 ， 与 模 拟 滤 波 器 非 常 接 近 非 相 干 固 定 振 幅 正 弦 波 干扰 下 ， 化 阶 数 在 量 超过 ３比特时 ， 输出信 噪比将会有 ２ Ｂ差距。所以如果在高增益扩 ｄ 频 系统 中 Ｄ ＭＦ的 相 关 长 度 较 长 ，为避 免 硬 件 代 价 太 大 可 采 用 ３比 特量 化 方 案 。 样 在 保 证性 能 的 同时 ， 件 规 模将 大 大减 少 。 设 在 这 硬 假 扩频 系统 中以 ４信于码元速率采样率进行过采样。设计 中 Ｐ Ｎ码长 为 １７ ２ ，采用全周期相关 ，那么数字匹配滤波器的抽头系数有 ５ ８ ０ 个。对于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ器 件 ， 可以通过下式计算所需资 源数 ： 占用触 发器 数： 每个 样 点 量 化 位 数× 采 样 率 ｘ Ｎ码 序 列 位 长 。 过 Ｐ
基于FPGA的FIR数字滤波器设计与仿真
ａ ｉｎ ｌｓ ｐ ｒｔｏ ， ｓｏ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｐ ｎ ． Ｉ ｌ ｒ ｉ ｗ ｄ ｌ ｓ ｄ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｔ ｔ ｃ ｈ ｓ ｉｔｒｉｎ ａ ｄ ｓ ａ ｐ ｃ ｔ ｏ ｓ ｓ ａ ｅ ａ ａｉｎ ｒ ｔ ｒ ｔ ｒｓ ａ ｉｇ Ｆ Ｒ ｆ ｔ ｓ ｉ ｅｙ ｕ ｅ ｅ ａ ｓ ｆｉ ｓ ｉ ｔｐ ａ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｎ ｈ ｒ ｕ — ｆ ｇ ｅ ｏ ｉ ｅ ｓ ｒ ｏ
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ｎ ＝ ０ Ｌ ＝ ０ Ｊ
（ ３ ）
分 布 式 算 法 是 一 种 以 实 现 乘 加 运 算 为 目的 的运 算 方 法 。 它 与传 统 算 法 实 现 乘 加 运 算 的 不 同 在 于执 行 部 分 积 运 算 的先 后顺序。 该算 法 利 用一 个 查 找 表 （Ｕ ） 现 映射 ， 用 一 个 ２ Ｌ Ｔ实 即 字 宽 、 先 编 好 程 序 的 Ｌ Ｔ接 收 一个 Ⅳ 位 输 入 向 量 Ｘ＝ 】 预 Ｕ Ｉ 【 ， ｘ０ ％［ ， ， ［－ ｌ 映 射 ， 查 找 表 的 查 找后 直接 输 出 部 分 积 。 １ … ｘ Ｎ ｌ】 】 ￣ 的 经 与传 统 算 法 相 比 ， 布式 算 法 可 极 大 的 减 少 硬 件 电路 的规 模 ， 分
基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现
基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现引言：数字滤波器是现代信号处理的重要组成部分。
在实际应用中，为了满足不同信号处理的需求，数字滤波器的设计与实现显得尤为重要。
本文将围绕基于 FPGA的数字滤波器的设计与实现展开讨论，介绍其工作原理、设计方法以及优势。
同时，还将介绍一些实际应用场景和案例，以展示基于 FPGA 的数字滤波器在实际应用中的性能和效果。
一、数字滤波器的基本原理数字滤波器是一种将输入信号进行滤波处理，改变其频谱特性的系统。
可以对频率、幅度和相位进行处理，实现信号的滤波、去噪、增强等功能。
数字滤波器可以分为无限脉冲响应滤波器（IIR）和有限脉冲响应滤波器（FIR）两种类型。
IIR滤波器是通过递归方式实现的滤波器，其输出信号与过去的输入信号和输出信号相关。
FIR滤波器则是通过纯前馈结构实现的，其输出信号仅与过去的输入信号相关。
两种类型的滤波器在性能、复杂度和实现方式上存在一定差异，根据具体的应用需求选择适合的滤波器类型。
二、基于 FPGA 的数字滤波器的设计与实现FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过可编程逻辑单元（PLU）、可编程连线（Interconnect）和可编程I/O（Input/Output）实现。
其可编程性使得 FPGA 成为数字滤波器设计与实现的理想平台。
1. FPGA的优势FPGA具有以下几个优势，使得其成为数字滤波器设计与实现的首选平台：灵活性：FPGA可以根据设计需求进行自定义配置，可以通过修改硬件逻辑来满足不同应用场景的需求。
可重构性：FPGA可以重复使用，方便进行修改和优化，减少芯片设计过程中的成本和风险。
高性能：FPGA具有并行处理的能力，可以实现多通道、高速率的实时数据处理，满足对于实时性要求较高的应用场景。
低功耗：FPGA可以进行功耗优化，通过减少冗余逻辑和智能布局布线来降低功耗。
2. 数字滤波器的实现方法基于 FPGA 的数字滤波器的实现方法主要有两种：直接法和间接法。
基于FPGA_的数字滤波器设计
332023年4月上 第07期 总第403期信息技术与应用China Science & Technology Overview进行相乘后，再积分运算，去除时间无关的干扰信号，获I/O 资源，含一个LTC 1407A 模数转换器和一个收稿日期：2022-10-10作者简介：周钧（1987—），男，壮族，广西南宁人，硕士研究生，工程师、硬件设计师，研究方向：FPGA、网络通信。
基于FPGA 的数字滤波器设计周 钧 樊 闯（中车大连电力牵引研发中心有限公司，辽宁大连 116000）摘 要：本文主要对一种基于FPGA 技术的数字锁相滤波器的设计。
结合Xilinx 开发平台，根据噪声信号非时间相干特性进行数字滤波器设计，在SPARTAN-3E 硬件板上完成了硬件协同仿真测试，同时给出测试结果。
测试结果表明，该数滤波器的消除噪声满足技术要求。
关键词：FPGA ；非时间相干特性；数字滤波图1 数字滤波设计原理342023年4月上 第07期 总第403期信息技术与应用China Science & Technology Overview示器。
示波器Tektronix TPS 2024：带宽为200MHz，最高取样速率：2.0GS/s，具有4个通道。
信号发生器HM-8030：频率50MHz 至10MHz，具备高纯度和幅度稳定性。
3.基于FPGA 的数字滤波器设计3.1 设计框架FPGA 设计框架如图2所示。
块，滤波模块和LCD 显示模块这些二级模块组成；（5）各二级模块根据功能划分，将各自功能用VHDL 进行编码设计。
二级模块经过仿真实现，在顶层模块进行结合，实现一整套系统功能。
3.3.1 模数转换设计ADC 芯片将采集的模拟信号离散化为单个离散采样值。
再将采样值转为数字值，根据板卡搭载的ADC 芯片[4]simulation 仿真产生的模拟信号可以非常接近，但是始图3 测试验证（a）测试1（b）测试2China Science & Technology Overview信息技术与应用0,4 V(max 0,223 V)(max 0,239 V)(max 0,233 V)(max 0,214 V)(max 0,234 V)352023年4月上 第07期 总第403期。
基于FPGA的数字滤波器设计与实现
基于FPGA的数字滤波器设计与实现数字滤波器是信号处理中常用的工具，可以通过滤除不需要的频率成分或者增强需要的频率成分对信号进行处理。
在数字信号处理领域，基于FPGA的数字滤波器设计与实现是一项重要的研究课题。
本文将介绍FPGA数字滤波器的设计原理、实现方法和应用领域。
首先，我们来了解一下FPGA（可编程逻辑门阵列）是什么。
FPGA是一种可重构的硬件平台，它由大量的可编程逻辑门电路构成。
相比于传统的ASIC（专用集成电路）设计，FPGA具有更高的灵活性和可重构性，可以实现多种不同的电路功能。
在数字滤波器设计中，FPGA可以用来实现各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
FPGA数字滤波器的设计通常包括以下几个步骤：1. 规格定义：确定滤波器的工作频率范围、滤波器类型（如FIR滤波器或IIR滤波器）、滤波器阶数和滤波器的性能指标等。
2. 滤波器设计：根据规格定义，选择适合的滤波器结构和滤波器系数设计方法，如窗函数法、频率采样法或者最小二乘法等。
设计好的滤波器可以通过MATLAB等工具进行模拟验证。
3. 滤波器实现：将滤波器设计转化为可在FPGA上实现的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）。
在这个步骤中，需要将滤波器结构转化为逻辑电路，并根据具体的FPGA平台选择适合的资源分配和布局策略。
4. 仿真验证：使用EDA（电子设计自动化）工具对滤波器进行仿真验证，确保其在FPGA上的功能和性能与设计规格一致。
5. 实际实现：将经过仿真验证的滤波器设计烧录到FPGA 芯片中，并进行实际的性能测试。
测试结果可以与仿真结果进行比较，来评估滤波器的实现质量。
FPGA数字滤波器的设计和实现具有以下几个优势：1. 高性能：FPGA提供了大量的逻辑资源和高速IO接口，可以实现复杂的滤波器结构和算法，并能够处理高速数据流。
2. 低功耗：相比于通用处理器，FPGA的功耗较低，可以在不牺牲性能的情况下降低系统的功耗。
基于fpga的滤波器设计与实现
基于fpga的滤波器设计与实现基于FPGA的滤波器设计与实现一、引言滤波器是信号处理中常用的一种工具，它可以通过剔除或增强信号中的特定频率分量来改变信号的特性。
而基于FPGA的滤波器是一种利用可编程逻辑器件FPGA来实现滤波功能的方法。
本文将介绍基于FPGA的滤波器的设计与实现过程。
二、滤波器的基本原理滤波器主要通过改变信号的频谱特征来实现滤波效果。
它可以分为两类：低通滤波器和高通滤波器。
低通滤波器通过剔除高频分量，保留低频分量；高通滤波器则相反，剔除低频分量，保留高频分量。
滤波器的设计需要根据具体的需求选择合适的滤波器类型和参数。
三、基于FPGA的滤波器设计与实现基于FPGA的滤波器设计与实现可以分为以下几个步骤：1. 确定滤波器类型和参数：根据实际需求，选择合适的滤波器类型和参数。
例如，如果需要设计一个低通滤波器，需要确定截止频率和滤波器阶数等参数。
2. 数字滤波器设计：将滤波器的模拟设计转化为数字滤波器的设计。
常见的数字滤波器设计方法有FIR滤波器设计和IIR滤波器设计。
FIR滤波器是一种无反馈的滤波器，具有线性相位特性；IIR滤波器则具有反馈结构，可以实现更高阶的滤波器。
3. 将数字滤波器转化为FPGA可实现的结构：将数字滤波器转化为FPGA可实现的结构，可以采用直接形式实现、级联形式实现或者管线化实现等方法。
其中，直接形式实现是最简单直观的方法，但其硬件资源占用较多；级联形式实现可以减少硬件资源的占用，但增加了延迟；管线化实现则可以兼顾硬件资源和延迟。
4. 使用HDL语言进行FPGA设计：使用HDL语言，如VHDL或Verilog，进行FPGA设计。
根据设计的结构和功能，编写相应的HDL代码。
在编写代码时，需要注意代码的可重用性和可维护性，以便后续的设计和调试。
5. 硬件验证和性能优化：完成HDL代码后，进行FPGA的硬件验证和性能优化。
通过仿真和验证，确保设计的正确性和稳定性。
同时，可以根据实际需求对硬件进行优化，如减小资源占用、降低功耗等。
一种基于fpga的farrow滤波器及其实现方法
一种基于fpga的farrow滤波器及其实现方法随着数字信号处理技术的飞速发展，FPGA（现场可编程门阵列）因其在并行处理和实时性方面的优势，被广泛应用于通信、雷达等领域。
Farrow滤波器作为一种高效的多速率信号处理工具，也在FPGA上得到了广泛实现。
本文将详细介绍一种基于FPGA的Farrow滤波器及其实现方法。
一、FPGA简介FPGA是一种高度集成的可编程数字逻辑器件，用户可以根据需求对其进行编程，实现各种数字信号处理算法。
FPGA具有灵活性强、开发周期短、并行处理能力强等特点，使其在数字信号处理领域具有广泛的应用前景。
二、Farrow滤波器原理Farrow滤波器是一种基于多项式插值的滤波器，可以实现多速率信号处理。
其核心思想是通过调整插值多项式的系数，实现对信号采样率的转换。
Farrow滤波器具有线性相位、低延迟、低复杂度等优点，适用于通信系统中的多速率信号处理。
三、基于FPGA的Farrow滤波器实现方法1.设计原理基于FPGA的Farrow滤波器实现方法主要包括三个部分：滤波器系数计算、插值操作和滤波操作。
首先，根据所需的插值倍数和滤波器阶数，计算滤波器系数；其次，通过插值操作对输入信号进行上采样；最后，利用计算出的滤波器系数对上采样后的信号进行滤波处理。
2.滤波器系数计算Farrow滤波器的系数计算可以通过多种方法，如最小二乘法、矩阵求逆等。
在实际应用中，可以根据滤波器性能要求和FPGA的资源限制，选择合适的计算方法。
计算得到的滤波器系数需要存储在FPGA的BRAM（块随机存储器）中，以供后续插值和滤波操作使用。
3.插值操作插值操作是Farrow滤波器的核心部分，其主要作用是将输入信号的采样率提高。
在FPGA中，插值操作可以通过流水线技术实现，提高处理速度。
插值倍数可以根据实际需求进行设置，如2倍、4倍等。
4.滤波操作滤波操作是对插值后的信号进行处理，以消除混叠效应和降低噪声。
在FPGA中，滤波操作通常采用分布式算法（DA）实现，以减少资源消耗和功耗。
基于fpga的滤波器设计与实现
基于fpga的滤波器设计与实现基于FPGA的滤波器设计与实现一、引言滤波器是信号处理中常用的工具，用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在数字信号处理中，滤波器可以通过软件算法实现，但随着现代电子技术的发展，使用基于FPGA的滤波器可以实现更高效、实时的信号处理。
本文将介绍基于FPGA的滤波器设计与实现的方法和步骤。
二、FPGA的基本原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，由大量的逻辑门、存储单元和可编程连接组成。
FPGA的特点是可重构性强，可以根据需要编程实现各种逻辑功能。
在数字信号处理中，可以将滤波器的算法实现在FPGA中，利用其并行处理的能力来提高处理速度和效率。
三、滤波器的基本原理滤波器可以根据其频率响应的特点分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器的设计目标是在保留需要的信号成分的同时，去除不需要的噪声或频率成分。
常用的滤波器设计方法有FIR滤波器和IIR滤波器。
四、基于FPGA的滤波器设计步骤1. 确定滤波器的类型和设计要求：根据信号处理的需求，确定滤波器的类型（低通、高通等）和性能指标（截止频率、通带衰减等）。
2. 确定滤波器的结构：选择合适的滤波器结构，如直接形式、级联形式等。
3. 设计滤波器的传递函数：根据滤波器的类型和设计要求，设计出满足要求的传递函数。
4. 将传递函数转化为差分方程：根据所选滤波器结构，将传递函数转化为差分方程。
5. 实现差分方程的计算：将差分方程转化为FPGA可以计算的形式，使用硬件描述语言（如Verilog、VHDL）编写计算模块。
6. 将计算模块综合到FPGA中：使用相应的工具将计算模块综合到FPGA中，生成比特流文件。
7. 下载比特流文件到FPGA：将生成的比特流文件下载到FPGA中，使其开始工作。
8. 测试和优化：对设计的滤波器进行测试，并根据测试结果进行优化，以满足设计要求。
一种基于FPGA的分布式FIR数字滤波器设计
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基于FPGA的FIR和IIR数字滤波器的设计-文献综述
FIR和IIR数字滤波器的设计摘要：随着现代计算机技术在滤波问题上的飞跃，派生出一个全新的分支——数字滤波器。
数字信号处理在科学和工程技术许多领域中得到广泛的应用，利用可编程逻辑器件和EDA技术，使用FPGA来实现FIR滤波器，可以同时兼顾实时性和灵活性。
与FIR数字滤波器相比，IIR数字滤波器可以用较低的阶数获得较高的选择性，采用一种基于FPGA的IIR数字滤波器的设计方案,首先分析了IIR数字滤波器的原理及设计方法，然后通过QuartusⅡ的设计平台，采用自顶向下的模块化设计思想将整个IIR数字滤波器分为：时序控制、延时、补码乘加和累加四个功能模块。
分别对各模块采用VHDL进行描述后，进行了仿真和综合。
关键字: FPGA；IIR数字滤波器；FIR数字滤波器；QuartusⅡ1.前言数字滤波器是用数字运算的方法完成滤波作用的一种器件，它是数字信号处理的主要技术之一。
数字滤波器可以完成模拟滤波器相同的功能，而在模拟滤波器实现困难或无法做到的场合下它更显示出优越性。
此外，数字滤波器还具有重要的工程优点，如它具有很高的精度和稳定性，特别容易复制，复制后性能完全一致，并且同一硬件可以时分多路复用或完成多频带滤波，大大减少了硬件的数量。
数字滤波器还具有较大的灵活性，转移函数容易改变，因而适应性强，尤其是随着大规模积成电路的发展，硬件可以制成标准组件，使用就更加经济、方便。
数字滤波器一般可分为两大类:即无限冲击响应（IIR）数字滤波器和有限冲击响应(FIR)数字滤波器。
IIR数字滤波器的设计一般有三种方法:即双线性Z变换法、阶跃不变法和冲击不变法。
其中双线性Z变换法最好，它可以得到与参考模拟滤波器相似的频率响应，而设计步骤较为简单。
FIR数字滤波器的设计一般有二种方法，最基本的方法就是傅立叶级数加窗口的设计方法，另一种就是计算机辅助设计方法。
前一种方法的优点是简单，缺点是设计结果不够理想,后一种方法是根据最小误差准则由计算机完成的最佳设计，但较为复杂。
基于FPGA的FIR数字滤波器的优化设计.
在图像处理、语音识别等数字信号处理中，数字滤波器占有重要的地位，其性能对系统有直接的影响。
随着系统在宽带、高速、实时信号处理上要求的提高，对滤波器的处理速度、性能等也提出更高的要求。
目前数字滤波器的硬件实现方法通常采用专用DSP芯片或FPGA，DSP特有的一些硬件结构和特性使其非常适合作数字滤波电路，但由于其软件算法在执行时的串行性，限制了它在高速和实时系统中的应。
FPGA最明显的优势在于其实现数字信号处理算法的并行性，可以显著提高滤波器的数据吞吐率，随着FPGA技术的不断发展，现在的FPGA不仅包含查找表、寄存器、多路复用器、分布式块存储器，而且还嵌入专用的快速加法器、乘法器和输入/输出设备，因而成为高性能数字信号处理的理想器件。
而在FPGA 中，数字滤波器不同的实现方法所消耗的FPGA资源是不同的，且对滤波器的性能影响也有较大差异。
基于此，本文从FIR滤波器的系数考虑，采用CSD编码，对FIR数字滤波器进行优化设计。
1 FIR滤波器的基本原理一个L阶的FIR数字滤波器的基本系统函数见式(1)：式中：h(n)表示滤波器的系数;x(i)表示带有时间延迟的输入序列，此表达式对应的直接型实现结构可用图1来表示。
可以看出，FIR滤波器是由一个“抽头延迟线”加法器和乘法器的集合构成的。
传给每个乘法器的操作数就是一个FIR系数。
对每次采样x(n)要进行N次连续的乘法和(N-1)次加法操作，因实际中滤波器的阶数都很高，实现高数据吞吐率就需要很多的硬件乘法器，硬件实现时将占用大量的资源，同时也会因此影响滤波器的速度和性能。
为了解决这个问题，人们从多个角度寻求优化方法。
从数字滤波器表达式看，对它的优化操作，实际最终转换成两类改进。
一类是针对输入xi的DA操作的改进;另一类是针对系数hi编码的操作。
2 DA算法分布式算法(Distributed Arithmetic，DA)是为了解决乘法资源问题而提出的经典优化算法这种算法结构，可以有效地将乘法运算转换成基于查找表LUT(Look Up Table)的加法运算，利用查表方法快速得到部分积。
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学士学位论文论文题目: 基于FPGA的数字滤波器设计院 (部)名称:电气信息工程学院学生姓名:专业:测控技术与仪器学号:指导教师姓名:摘要本论文设计了一个基于FPGA（现场可编程逻辑门阵列）FIR（有限脉冲响应）31阶低通滤波器，通带截止频率为0.1MHz，通带波纹最大1dB，阻带最小衰减-50dB，数据的输入输出宽度为8位，采样频率5MHz。
滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器，在信号系统邻域中，一般除了A/D 转换前期的滤波和D/A转换后的滤波使用模拟滤波器，基本上其他的滤波一般优先考虑数字滤波器。
数字滤波器与模拟滤波器相比有许多的优点：频域易控制，性能指标好；容易实现线性相位的系统，而且稳定，基本上不受外界影响；可重用性和灵活性比较高，只需编程就可以修改其特性，设计周期短。
数字滤波是推动数字信号处理与相关芯片快速发展的一个要素。
本论文的FPGA芯片选用Altera公司Cyclone2系列的EP2C8Q208C8N芯片，模数转换使用ADC9280，数模转换使用DAC9708，来实现数字滤波器，FPGA与ASIC、DSP相比，具有明显的优势，在功耗，体积，成本都优于ASIC、DSP，并且处理效率高，可编程性好，并行处理能力非常强，能完成DSP很难完成的许多功能。
本论文首先简单的介绍数字滤波器、FIR滤波器、FIR的窗口函数选择以及FPGA分布式算法的实现，并对系统硬件各功能模块进行了说明；然后根据系统总体设计的要求指标，使用MATLAB来设计确定系数，因为FPGA不能表示浮点数，所以对系数进行了量化，使用verilog HDL硬件语言编程，Modelsim进行功能仿真；最后使用实物来验证结果，并达到预期的目的。
关键词：FPGA，FIR滤波器，MATLAB，分布式算法ABSTRACTIn this thesis, the FIR(Finite Impulse Response )31 -order low-pass filter based on FPGA(programmable logic device),passband cutoff frequency of 0.1MHz,the maximum passband ripple 1dB,stopband minimum attenuation -50dB, input data The output width is 8,the sampling frequency 5MHz.Filter into the analog and digital filters,in the neighborhood of the signal system,generally in addition to A/D conversion using the analog filter pre- filter filtering and D/A conversion,substantially the other digital filtering is generally preferred pared with the analog filter digital filter has many advantages: easy to control the frequency domain,a good performance;easy to achieve linear phase systems,and stable,essentially free from outside influence;reusability and flexibility is relatively high,only programming can be required to modify its properties,short design cycle.Digital filtering is an important element to promote the rapid development of digital signal processing and related chips.In this paper, Altera's FPGA chip selection Cyclone2 series EP2C8Q208C8N chips,analog to digital conversion using ADC9280,digital to analog conversion using the DAC9708,to implement digital filters,FPGA compared to ASIC,DSP,has obvious advantages in power consumption, size,costs are better than ASIC, DSP,and high efficiency,good programmable parallel processing capability is very strong,able to complete many of the features DSP difficult to accomplish.This paper first introduces,digital FIR filter and FIR filters and window function selection and FPGA distributed algorithms,and system hardware of the functional modules are described;then index systemaccording to the requirements of the overall design,the use of MATLAB to designed to determine the coefficients can not be represented.Key words:FPGA,FIR filter,MATLAB,Distributed algorithms目录前言 (1)第1章系统总的设计 (2)1.1 系统设计任务与要求 (2)1.1.1 系统设计任务 (2)1.1.2 系统设计要求 (2)1.2 重点研究内容与实现方法 (3)1.2.1 重点研究内容 (3)1.2.2 实现途径及方法 (3)第2章数字滤波器简述与实现方法 (4)2.1 数字滤波器概述 (4)2.1.1 数字滤波器的分类 (4)2.1.2 数字滤波器的技术要求 (4)2.2 FIR滤波器的概述 (5)2.2.1 FIR滤波器的相位特性 (6)2.2.2 FIR滤波器的网络结构 (7)2.3 FIR滤波器的实现方法 (9)2.3.1 FIR滤波器的设计 (9)2.3.2 FIR滤波器FPGA的实现方法 (12)第3章系统硬件各功能模块 (15)3.1 系统硬件概述 (15)3.2 各功能模块的描述 (15)3.2.1 主控模块 (15)3.2.2 配置数据存储器件 (17)3.2.3模数转换ADC (17)3.2.4 数模转换DAC (19)第4章系数确定与功能模块实现 (21)4.1 FIR滤波器的系数 (21)4.1.1 FIR滤波器的系数确定与验证 (21)4.1.2 FIR滤波器系数的量化 (24)4.2 功能模块的实现 (25)4.2.1 编程语言Verilog HDL (25)4.2.2 模数转换与数模转换 (25)4.2.3 FIR功能模块 (26)第5章功能仿真与实物测试 (27)5.1 Modelsim功能仿真 (27)5.2 实物功能测试功能 (29)5.2.1 Quartus II (29)5.2.2 实物的测试 (31)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1：Quartus II综合的功能结构图 (36)附录2：源程序 (37)附录3：英文原文 (54)附录4：中文译文 (62)前言随着数字信号处理理论的快速发展和数字信号处理器的产生，信号处理的面貌彻底改变了，并广泛应用在各个领域，而且对系统的实时信号处理要求越来越高，所以对滤波器的处理速度，宽带等性能要求也不断地要提高，即滤波器的好坏直接影响系统的稳定性和后续的处理。
根据单位脉冲响应的不同，数字滤波器进一步又分为有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响应（IIR）滤波器两大类，如果在相同的设计要求下，IIR方式滤波器的计算量比较少，但线性相位响应不是很理想，并且系统也不稳定，FIR方式的滤波器计算工作量比较大，但是能设计任意幅频特性的滤波器，并且保证了良好的线性相位特性和稳定的系统，所以研究FIR滤波器技术具有及其重要的意义。
如今FPGA成为数字信号处理系统的主流器件，尤其是在数字通信、网络、视频和图像处理等相关的领域。
现在的FPGA芯片不仅包含查找表、寄存器、多路复用器和分布式块存储器结构，而且还嵌入了专用的快速加法器、乘法器和输入与输出设备等。
FPGA芯片高速并行的运算能力非常强具，因而它就顺其自然的成为高性能数字信号处理的理想器件。
数字滤波器在FPGA中实现的方法不同对所耗FPGA的资源就不同，而且对滤波器的性能影响也有很大。
其中有限脉冲响应（FIR）滤波器能设计任意幅频特性的同时还能保证严格的相位关系。
在语音等数据传送中得到广泛应用。
对于信号的处理实现一般分为两大类，一类是软件实现，使用一些高级的语言MATLAB,C/C++等，可以在计算机上实现，它主要用于数学的处理和相关的仿真，但实时性差。
另一种就是硬件实现，目前硬件的实现的方式为：可编程DSP 芯片是实现，但由于固定的硬件结构和流水等级，在应用上有一定的限制，并且就同一公司的不同系列的DSP芯片，编程指令也会有所不同，大大提高了开发周期；采用专用的集成电路ASIC来实现，它体积小保密性好，性能高，灵活性极差，开发成本高；采用可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）它具有灵活的可编程逻辑，信号处理实时性好，开发周期短与开发成本低的优点。
第1章系统总的设计1.1 系统设计任务与要求1.1.1 系统设计任务本设计中的数字滤波器，采用Altera公司Cyclone2系列的EP2C8Q208C8N 芯片来实现。
用AD9280对复合的低频和高频模拟信号进行采集，经过通过EP2C8Q208C8N进行处理滤掉高频模拟信号，最后通过DA9708输出。
图1-1为系统总方框图系统示意图。
图1-1 系统示意图1.1.2 系统设计要求1、本文设计需要设计的数字滤波器的性能指标如下：a.数字滤波器的类型：FIR低通滤波器。