基于fpga的iir数字滤波器设计

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1、摘要数字信号处理在科学和工程技术等许多领域中得到了广泛的应用，其中数字滤波器是现代数字信号处理系统的重要组成部分。无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器是非常重要的一类滤波器，与有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器相比，IIR能够以较低的阶次获得较高的频率选择特性从而得到了广泛的应用。本课题采用一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的IIR数字滤波器的设计方案。首先基于IIR数字滤波器的相关理论知识，研究了IIR数字滤波器的常用设计方法，并分析了各种IIR数字滤波器的实现结构等基本理论，由分析结果确定了所要设计的

2、IIR数字滤波器的实现结构。然后基于FPGA的结构特点，研究了IIR数字滤波器的FPGA设计与实现，并通过QuartusⅡ设计平台，采用自顶向下的模块化设计思想，将整个IIR数字滤波器分为：时序控制、延时、补码乘加和累加四个功能模块。分别对各模块进行VHDL语言描述，并进行了仿真和综合。仿真结果表明，本设计的IIR数字滤波器运算速度较快，系数改变灵活，有较好的参考价值。关键词:数字滤波器；无限长单位冲激响应；现场可编程门阵列；VHDL硬件描述语言ABSTRACTDigitalsignalprocessingisw

3、idelyusedinlotsoffields,suchasinscienceandprojecttechnique,Digitalfilterisoneoftheimportantcontentsofdigitalsignalprocess.Infiiniteimpulseresponseunits(IIR)digitalfilterisaveryimportanttypeoffilters.Withitsgoodcharacteristicoffrequencyselectioninlowerorderinc

4、omparisonwithfiniteimpulseresponse(FIR),IIRdigitalfilteriswidelyappliedinmodernsignalprocessingsystems.ThissubjectisaIIRdigitalfilterdesignbasedontheusingoffieldprogrammablegatearray(FPGA).Firstly,basedontheanalysisofIIRbasicrealizationarchitecturesandtherela

5、tedtheoreticanalysis,thedesignmethodsofIIRsigitalfilterhasbeendiscussedandthestructuresofavarietyofIIRdigitalfilterwhichcanberealizedhasbeenanalysised.Fortheresultsofthetheoreticalanalysis,thefinalarchitectureandrealizationofIIRdigitalhasbeendecided,Basedonth

6、estructuralcharacteristicsofFPGA,theFPGAdesignandrealizationofIIRdigitalfilterhasbeenresearched.ByusedthedesignplantofQuartusⅡ,weadoptblockingmethodnamed“Top-down”anddividetheentireIIRdigitalfilterintofourblocks,whichareClockcontrol,Timedelay,Multiply-additio

7、nandProgression.AfterdescribedwithVHDL，wedoemulateandsynthesistoeachblock.Theresultshowsthat,theintroducedIIRdigitalfilterrunsfast,andthecoefficientchangesagility.Ithashighworthforconsulting.KeyWords:Digitalfilter;infiniteimpulseresponseunits;fieldprogrammabl

8、egatearray;VHDLhardwaredescriptionlanguage目录1器件简介12IIR数字滤波器的相关理论42.1IIR滤波器的基本理论42.1.1IIR数字滤波器的幅频特性62.1.2IIR数字滤波器的相频特性72.2IIR数字滤波器的实现结构72.2.1直接型结构72.2.2级联型结构82.2.3并联型结构102.3数字滤波器的有限字长效应理论1