文档介绍：郑州轻工业学院
电子技术课程设计

题目基于FPGA的FIR滤波
器的程序设计
专业班级电子信息工程10-01
院(系) 电气信息工程学院
完成时间 2013年06月22日
郑州轻工业学院
课程设计任务书
题目基于FPGA的FIR滤波器的程序设计
专业、班级电子信息工程10-01学号541001030118姓名
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
主要内容:
要求学生使用硬件描述语言(Verilog 或者 VHDL)设计基于FPGA的FIR滤波器的源程序。FIR滤波器的阶数为8;FIR滤波器的类型为低通,截止频率可以自行设计;FIR滤波器的系数可借助Matlab FDA tool 给出。
基本要求:
学会quartusII的使用,掌握FPGA 的程序设计方法。
2、学会 MATLAB 的使用,掌握Matlab FDA tool的使用。
3、掌握硬件描述语言语法。
4、程序设计完成后要求在quartusII中实现功能仿真。
主要参考资料:
1、Ⅱ的FPGA/CPLD数字系统设计实例[M].,8
2、褚振勇. FPGA设计及应用(第三版)[M].,4
3、[M].北京:,1
完成期限: —
指导教师签名:
课程负责人签名:
2013年 6月 18日
基于FPGA的FIR滤波器的程序设计
中文摘要
线性相位是FIR数字滤波器设计中的一个重要条件。线性相位FIR滤波器的设计方法主要包括时窗函数法、频率采样法、等波纹最佳逼近法。本文基于MATLAB软件,分别用这三种方法设计FIR低通滤波器,并进行比较分析。为了验证FIR滤波器的性能,本文使用MATLAB自带的FDATool工具设计等波纹法15阶低通滤波器,在Simulink里进行仿真,最后得到预期的结果。设计好15阶FIR低通滤波器的系数后,本文就FIR低通滤波器的FPGA实现进行了研究。EDA技术的发展和大规模可编程逻辑器件的应用,使得数字信号处理借助于FPGA实现变为可能。为了实现这一目标,本文讨论了FPGA器件的结构、特点和分布式算法实现FIR滤波器的可行性,然后给出了基于并行分布式算法的FIR滤波器的VHDL描述,最后借助于EDA软件QUARTUSII进行了综合和仿真,并取得了成功。
关键词:分布式算法 FIR数字滤波器线性相位 DSP Builder
目录
中文摘要……………………………………………………………….I
目录 1
1 绪论 2
课题的目的和意义 2
FPGA技术的发展及应用 3
2 FPGA软件设计工具Quartus II 4
3 FIR数字滤波器设计 5
FIR数字滤波器 5
数字滤波器简介 5
FIR数字滤波器 6
FIR数字滤波器的结构 8
四、设计方案 10
五、设计内容及结果分析 11
11
单元器件的编辑及仿真 15
、寄存器模块 15
、加法器模块 16
、减法器模块: 21
、乘法器模块: 22
顶层原理图的编辑及仿真 30
六、心得体会 35
参考文献 36
附录 37
1 绪论
课题的目的和意义
在当今的生活中,身边的工程技术领域越来越受到关注。其中的通信领域所涉及到的各种信号更是重中之重。如何在较强的背景的噪声下和干扰的信号下有效提炼出真正的有用信号并将其真正运用到实际的工程中,这正是信号处理要解决的问题。上世纪60年代,数字信号处理在理论层上发展迅猛。其体系和框架逐渐成熟,如今,数字信号处理已经成为一门完整的学科。其涉及到许多学科而又广泛应用于许多领域,20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术的飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号的方法,这些信号由数字序列表示。
而数字滤波器在这门学科中占有很重要的地位。数字滤波器是一个离散时间系统(按预定的算法,将输入离散时间信号要求的输出离散时间信号的转换为所特定功能装置)。应用数字滤波器处理模拟信号时,首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍,其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性,且以折叠频率即1/2抽样频率点呈镜像对称。为得到模拟信号,数字滤波器处理的输出数字信号须经数模