高速FIR数字滤波器在FPGA上的实现

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1、ABSTRACTTheresultofthesimulationindicatesthatthescaleofthedesignissmall，andthesamplerateoftheFIRfiltercanreach75MHz．ModifyingtheLUTcanrealizethelow-pass，high—passandband—passFIRfiltersrespectively，andincarnatestheflexibilityofthedesign．Keywords：FIRFilter，Hardwa

2、reDescriptionLanguage，DistributedArithmetic，LookUPTable，FPGAIII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。醐：础年，月7日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有

3、关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)．7签名：淦帮千导师签名：再易日期：Zoog年●月7日第一章绪论FPGA设计主要包括两方面的内容：ASIC的原型验证和系统的原型实现。在对ASIC设计进行FPGA原型验证时，由于FPGA与ASIC在结构、性能上各不相同，ASIC是基于标准单元库，FPG

4、A用的是厂商提供的宏单元模块，因此首先要进行寄存器传输级(1盯L)代码的修改，然后进行FPGA器件映射。而FPGA的原型实现一般包括设计输入、综合、布局布线、仿真、编程与配置等步骤。本篇论文主要探讨一下基于FPGA的高性能FIR滤波器设计中的一些主要问题。1．1研究背景几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，信号处理的目的一般是对信号进行采集、变换、滤波、增强、压缩、估值与识别等加工处理，以达到提取信息和便于应用的目的。根据处理对象的不同，信号处理技术分为模拟信号处理和数字信号处理。与模拟信号处理相比，数

5、字信号处理具有很突出的优点。例如相对于温度和工艺的变化数字信号要比模拟信号更稳定，在数字表示中，精度可以通过改变信号的字长来更好地控制，所以DSP技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰。数字信号处理大致可以采用两种方法实现：软件实现和硬件实现。软件实现使用高级语言如C¨C++，MATLAB等，在通用计算机上执行数字信号处理程序。这种方法灵活，但实现方法较慢，一般不能实时处理，主要用于教学和科研。国内外的研究机构、公司已经推出了不同语言的信号处理软件包。硬件方法主要采用ASIC(专用集成电路)和DSP(数字信号处理器)

6、来实现。其中，ASIC实现虽然性能良好，但通常是为专门限定的某一或某几个特定功能而设计，灵活性差；利用软件编程的通用数字信号处理器芯片(如TMS320C双)是目前应用较广的一种方法。DSP处理器实质上是一种适用于数字信号处理的单片微处理器，其主要特点是灵活性大，适应性强，具有可编程功能，且处理速度较高。近年来由于多媒体技术和无线通信的发展对DSP应用的要求不断地增长，这些应用对信号处理要求高，需要采用处理速度高的硬件来实现DSP，所以，随着电子科技大学硕士学位论文CMOS工艺的线宽不断缩小，从研制高性能的DSP专用芯

7、片—-DSP处理器，直到近年来可以在单片上集成DSP的应用，持续地推动了v】LSIDSP这一领域的发展。但是，采用DSP处理器的解决方案日益面临着不断增加的巨大挑战，而自身的技术瓶颈(如运行速度、吞吐量、总线结构的可变性、系统的可重构配置性、硬件可升级性等等)致使这种解决方案在DSP的许多新的应用领域中的道路越走越窄。例如，软件无线电的概念在lO年前就已经提出，并付诸研究和实现，仅其领域中的数字信号处理的等效速度也需达50GIPS。然而到目前为止，最快的DSP处理器，如TI的C6X系列也没能超过5GIPS，至于现在最

8、常用的TMS320C54X系列，也只有0．1GPIS。不言而喻，在许多应用领域，以DSP处理器为核心的DSP系统具有很大的局限性。现场可编程门阵列(FieldPorgrmamableGateArray，FPGA)在器件密度、处理速度等达到片上系统的要求后，它所具有的系统内可重构的特性成为实现DSP应用的优选方案之一。在许多诸如实时图像处理、．联