DspBuilder中文教程2.pdf

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1、第10章DSPBuilder设计深入应用Matlab/DSPBuilder可以对多种类型的电子线路模块或系统进行建模、分析和硬件实现，且更擅长于一些较复杂的功能系统，及偏向于高速算法方面的模块的设计和实现，还能利用HDLImport模块将HDL文本设计转变成为DSPBuilder元件。本章将给出一些DSP及数字通信领域中实用模块的设计实例，以及基于Matlab/DSPBuilder平台的IP核的应用。10.1FIR数字滤波器设计FIR（FiniteImpulseResponse：有限冲激响应）滤波器在数字通信系统中，被大量用于

2、以实现各种功能，如低通滤波、通带选择、抗混叠、抽取和内插等。在DSPBuilder的实际应用中，FIR滤波器是最为常用的模块之一。DSPBuilder的FIR滤波器设计方式有多种，作为示例，本节介绍基于模块的FIR与基于IP的FIR设计方法。10.1.1FIR滤波器原理对于一个FIR滤波器系统，它的冲激响应总是有限长的，其系统函数可以记为：M−kH(z)=∑bkz10-1k=0最基本的FIR滤波器可用下式表示：L−1y(n)=∑x(n−i)h(i)10-2i=0其中x()n是输入采样序列，hn()是滤波器系数，L是滤波器的阶数

3、，y(n)表示滤波器的输出序列。也可以用卷积来表示输出序列y(n)与x(n)、h(n)的关系。y(n)=x(n)∗h(n)10-3图10-1中显示了一个典型的直接I型3阶FIR滤波器，其输出序列y(n)满足下列等式：366EDA技术与VHDLh(n)=h(0)x(n)+h(1)x(n−1)+h(2)x(n−2)+h(3)x(n−3)10-4在这个FIR滤波器中，总共存在3个延时结，4个乘法单元，一个4输入的加法器。如果采用普通的数字信号处理器（DSPProcessor）来实现，只能用串行的方式顺序地执行延时、乘加操作，不可能在

4、一个DSP处理器指令周期内完成，必须用多个指令周期来完成。x(n)z-1z-1z-1h(0)h(1)h(2)h(3)y(n)图10-13阶FIR滤波器结构但是，如果采用FPGA来实现，就可以采用并行结构，在一个时钟周期内得到一个FIR滤波器的输出，不难发现图10-1的电路结构是一种流水线结构，这种结构在硬件系统中有利于并行高速运行。10.1.2使用DSPBuilder设计FIR滤波器使用DSPBuilder可以方便地在图形化环境中设计FIR数字滤波器，而且滤波器系数的计算可以借助Matlab强大的计算能力和现成的滤波器设计工具

5、来完成。1．3阶常数系数FIR滤波器设计一个3阶FIR滤波器的h(n)可以表示为下式：h(n)=C(h(0)x(n)+h(1)x(n−1)+h(2)x(n−2)+h(3)x(n−3))10-5qh(0)=63h(1)=127其中：h(2)=127h(3)=63C是量化时附加的因子。这里采用直接I型来实现该FIR滤波器。利用Matlabq设计好的3阶直接I型FIR滤波器模型图可以参见图10-2。第10章DSPBuilder设计深入367图6-2带有仿真信号模块的3阶滤波器模型由于FIR滤波器的系数h(n)已经给定，是一个常数，由

6、图中看到，在DSPBuilder库中可以用Gain（增益）模块来实现h(k)×x(n−k)的运算，用延时Delay模块来实现输入信号序列x(n)的延时。设计完3阶FIR滤波器模型后，就可以添加simulink模块进行仿真了，如图10-2所示。新增的仿真模块参数作如下设置：ChirpSignal模块：（ChirpSignal）库：Simulink中Sources库参数“InitialFrequency（Hz）”设为“0.1”参数“Targettime”设为“10”参数“Frequencyattargettime（Hz）”设为“1

7、”参数“Interpretvectorsparametersas1-D”选中Gain模块：（Gain）库：Simulink中MathOperations库参数“Gain”设为“127”参数“Multiplication”设为“Elementwise(K.*u)”Scope模块：（Scope）库：simulink中sinks库参数“NumberofAxes”为“2”其中ChirpSignal模块为线性调频信号发生模块，生成一个线性调频信号0.1Hz～1Hz。在该模型仿真中，使用默认的仿真参数。仿真结果如图10-3所示。一个线性调

8、频信号通过3阶FIR滤波器后，幅度发生了变化，频率越高，幅度被衰减得越多。368EDA技术与VHDL图10-3FIR滤波器仿真结果2、4阶FIR滤波器节设计以下将设计一个系数可变的FIR滤波器节。对于直接I型的FIR滤波器（结构见图10-4）是可以级联的。也就是说，在滤波器系