南京理工2006-基于FPGA的高阶FIR滤波器设计

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1、南京理工大学硕士学位论文基于FPGA的高阶FIR滤波器设计姓名：朱好学申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：钱建平20080615硕士论文基于FPGA的高阶FIR滤波器设计摘要随着科技的发展，电子电路的设计J下逐渐摆脱传统的设计模式，而采用FPGA来设计电子电路正成为设计的趋势，因为采用FPGA设计电子电路不仅开发时间短，资金投入相对少，而且可以将电路板产品集成为芯片级产品。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。在工程实践中，对信号处理往往要求具有实时性和灵活性，而传统的实现方式难以同时满足这两方面的要求

2、，采用FPGA来实现FIR滤波器，既可以满足实时性，又能兼顾到一定的灵活性，所以越来越多的人采用FPGA来实现FIR滤波器。本文以数字信号处理系统的实现为应用背景，着重研究基于FPGA的FIR数字滤波器的实现方法。本论文主要做下述三方面的工作：1．以FIR数字滤波器的基本理论为依据，使用乘累加、并行乘法器结构和分布式算法为滤波器的硬件实现算法，并对这三种算法进行详细的讨论且比较它们的优缺点。针对乘累加算法实现的乘法器规模庞大，本文采用系数分解、最佳CSD编码算法和简化加法器图的方法；针对分布式算法中查找表规模过大的缺点，本文采用多块查找

3、表方法，从而减小了硬件规模。2．在设计中采用层次化，模块化的思想，将整个滤波器划分成多个功能模块，然后利用VerilogHDL硬件描述语言进行各个模块的设计，最终完成FIR数字滤波器的系统设计。’3．最后给出在Altera公司的StratixFPGA硬件平台上实现一个128阶的FIR低通数字滤波器的设计实例，对这个设计实例用ModelSim软件进行了仿真，并用MATLAB对仿真结果进行了分析。关键词：FPGA，FIR，数字滤波器，分布式算法，查找表，CSD编码Abstract硕七论文Withthedevelopmentofthetech

4、nology,thedesignoftheelectroniccircuitisgettingridoftraditionalpattern，whileusingFPGAtodesignelectroniccircuitsisbecomingthetrendofdesign．BecauseusingFPGAtodesignelectroniccircuithavetheadvantageofshorttimeandrelativelessfund，andcanmakeproductaselectroniccircuittoproduct

5、aschip．Inthemodernelectricalsystem，theFIRdigitalfilterisusedformanypracticalapplicationsforitsgoodlinearphasecharacter．Inengineeringpractice，thereisalwaysareal—timeandflexiblerequirementforsignalprocessing．However,traditionalpatternaredifficulttomeetthedemandforthetwoasp

6、ectsinthesametime．MoreandmorepeopleuseFPGAtoimplementFIRfilter,asitnotonlymeetthereal-timerequirement，butalsohassomeflexibility．ThispaperfocusesontheimplementationtechnologyofdigitalfiltersbasedonFPGA，witllthebackgroundoftheimplementationsofdigitalsignalprocessingsystem．

7、Itcontainsthreemainparts：．1．Accordingtothe．basictheoryofFIRfilters，threeschemesofhardwareimplementationaleworkedoutusingMAC，parallelmultiplieranddistributedarithmeticalgorithm．AsthescaleofmultiplierintheMACalgorithmisSOlarge，thethesisreducesitwinltheuseofcanonicsigneddig

8、itcodingandasthescaleofLUTinthedistributedarithmeticalgorithmisSOlarge，thethesisreducesitwinltheuseofmu