基于fpga的fir滤波器设计

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1、长春理工大学毕业设计摘要在现代电子系统中,FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用,随着可编程逻辑器件和EDA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。本论文对基于FPGA的FIR数字滤波器实现进行了研究，以FIR数字滤波器的基本理论为依据，并且采用查找表以及线性FIR波器的对称性特点使得硬件规模极大的减小。为了验证仿真结果的正确性，文中应用了MATLAB和VHDL联合仿真方法对设计的电路进行仿真测试，结果达到设计指标。并用MATLAB对仿真结果

2、进行了分析，证明了所设计的FIR数字滤波器功能正确。关键词:有限脉冲响应现场可编程门阵列查找表窗函数仿真ABSTRACTInthemodernelectricalsystem,theFIRdigitalfilterisusedformanypracticalapplicationsforitsgoodlinearphasecharacter,AlongwiththedevelopmentofPLDdeviceandEDAtechnology,moreandmoreelectricalengineersuseFPGAtoimplementFlR

3、filter,asitnotonlymeetthereal-timerequirement,butalsohassomeflexibility.Inthispaper,amethodtoimplementtheFIRfilterusingFPGAisproposed.AccordingtothebasictheoryofFIRfilters,thethesisreducesitwiththeuseofmultiplecoefficientmemorybanksandthesymmetrycharacteristicoflinearFIRfil

4、ter.Inordertomaketheverificationmoreavailable,thecomplexsimulationwithMatlabandVHDLisusedtotestifythedesignwhetherfulfillstherequirement.AndalsotheresultofthesimulationisanalyzedwiththeuseofMATLAB,anditprovedthatthefunctionofthedesigniscorrect.KEYWORDS:FIRFPGAWindowsFunctio

5、nSimulation目录第一章绪论11.1背景和选题依据11.2国内外研究现状和发展动态21.3论文研究的目的和主要内容2第二章FIR滤波器的结构及设计42.1FIR数字滤波器基础42.2FIR数字滤波器的基本结构52.3FIR数字滤波器的设计7第三章FPGA在设计中的具体应用103.1硬件电路的设计方式103.2FPGA简介11第四章基于FPGA设计FIR滤波器174.1指标的确定174.2Matlab在设计中的应用174.316阶FIR滤波器的结构204.4采用查找表方式的FIR滤波器23第五章总结与展望305.1总结305.2发展30

6、参考文献31致谢32-I-第一章绪论1.1背景和选题依据本课题的研究背景是针对数字信号处理实验室的需要而开展的工作。由于信号在复杂的环境中经常受到大量的干扰及噪声的影响，因而设计高性能的FIR滤波器来滤掉这些干扰及噪声起着非常关键的作用。在数字处理中，滤波占有重要的地位。数字滤波在语音和图像处理、HDTV(High-DefinitionTelevision)、模式识别、谱分析等应用中经常用到。与模拟滤波相比，数字滤波具有很突出的优点。例如它可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，可以避免模拟滤波所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。根

7、据数字滤波器冲激响应函数的时域特性，可将数字滤波器分为无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器两种。由于FIR系统只有零点、系统稳定，便于实现FFT算法、运算速度快、线性相位的特性和设计更为灵活等突出优点而在工程实际中获得广泛应用[1]。FPGA(FieldProgramGateArray)是可编程逻辑器件中一种比较复杂的形式，它正处于革命性数字信号处理的前沿。全新的FPGA系列正在越来越多的替代ASIC(Application-SpecificIntegratedCircuit)和PDSP(ProgrammableDi

8、gitalsignalprocessors)用作前端数字信号处理的运算。FPGA具有许多与ASIC相同的特点。例如:在规模、重量和功耗等方面都有所降低。而且吞吐量更