参考——开题报告

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毕业设计开题报告题目：基于FPGA的32级FIR滤波器设计学生姓名：赵飞翔学号：070704110专业：电子科学与技术指导教师：王晓君年月日 毕业设计开题报告1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：（1）数字滤波器的介绍及应用滤波器就是阻止一些谐波，使另外一些谐波通过。每一个滤波器都有其独有的特性：哪些谐波被阻止，哪些不能被阻止，阻塞时频率如何改变等等。首先需要明白关于滤波器的模式。是否会让低波段频率通过且阻止高波段频率，若是则其为低通滤波器：也是合成器系统种最常用的一个滤波器模式。若相反的话，则为高通滤波器，也是一个合成器系统中常用的东西，常和低通滤波器一前一后。数字滤波器可以滤除多余的噪声，扩展信号频带，完成信号预调，改变信号的特定频谱分量，从而得到预期的结果。数字滤波器在DVB、无线通信等数字信号处理中有着广泛的应用。在数字信号处理中，传统滤波器通过高速乘法累加器实现，这种方法在下一个采样周期到来期间，只能进行有限操作，从而限制了带宽。现实中的信号都是以一定的序列进入处理器的，因此处理器在一个时钟周期内只能处理有限的位数，不能完全并行处理。基于并行流水线结构的FIR滤波器可以设计的64阶或者128阶滤波器与16阶滤波器的速度一样快，其显著特别是在算法的每一个阶段存取数据。FPGA结构使得以采样速率处理数字信号成为常数乘法器的理想载体，提高了整个系统的性能。由于设计要求的差异，如字长、各级输出的保留精度等不同，在整个设计过程中，各个环节也有所不同，这就需要根据不同的要求对数据进行不同的处理，如截断、扩展等，从而设计出既满足设计需要，又节省FPGA资源的电路。（2）FIR数字滤波器的应用和优势随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为如今一门及其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字型号处理中，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。 毕业设计开题报告（3）目前FIR数字滤波器的实现方法及设计方案根据数字系统输出与输入的关系，并根据模块化的设计思想，把系统分为六个模块，包括控制模块，数据寄存模块，加法模块，计数模块，数据选择模块以及乘加模块。其核心部分是控制模块，通过对控制模块编程，分别在相应的周期内实现A/D读入，转换以及数据的读出，再经数据寄存器来储存数据，经加法模块后来实现系数相同的两个采样值相加，以节省储存空间。加完后的采样值通过计数部分的地址选择信号与乘加部分随机储存器部分的对应系数相乘后输出，乘加模块里包括有反馈环节以实现与前面乘加的结果进行累加，待完成8次累加后，把数据送到输出端并再送往D/A转换器，这时实现了把数字信号转化成模拟信号的工作。然后把输出接到示波器上，在输入端通过高频信号发生器输入一个模拟信号，如果信号的最高频率小于滤波器的截止频率，则示波器上显示信号能顺利通过，反之若信号的最高频率大于截止频率，则不能通过。编程时考虑到应用模块化的设计思想，对各个模块分别进行编译仿真调试，保正每个部分的功能实现后再进行综合，这样有利于实现程序的最优化设计，如果有哪一部分出了问题可以单独进行修改仿真调试，避免了大规模设计中从头开始查找的繁琐问题。（4）基于FPGA的滤波器的研究意义随着电子技术的不断发展与进步，电子系统的设计方法发生了很大的变化，传统的设计方法正逐步的退出了历史舞台，而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子设计的主流。大规模可编程逻辑器件FPGA是当今用的最广的两类可编程专用集成电路（ASIC）电子工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路，从而大大缩短了产品的上市时间，降低了开发成本。此外，可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件的功能一样通过编程来修改，这样就极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性。由于具备上述两方面的特点，FPGA受到了世界范围内广大电子设计工程试的普遍欢迎，应用日益广泛。与此同时，可编程ASIC本身也在近几年得到了迅速的发展，其集成度、工作速度不断提高。目前已有单片可用门数超过300万门、工作频率可200MHz以上的可编程ASIC芯片问世。由于结构和工艺的改进，可编程ASIC芯片上包含的资源越来越丰富，可实现的功能越来越强，它们已成为当今实现电子系统集成化的重要手段。（5）FIR滤波器的未来发展趋势 毕业设计开题报告综上所述,它将在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。在数字型号处理中，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。和以往的设计相比，基于FPGA的FIR滤波器，具有硬件电路简捷，集成度高。性能稳定的优点。这种设计方法效率高，风格灵活，体现了现代电子电路设计的先进思想。由于具备这些优点，这种技术必将在新的世纪有着无限广阔的发展前景。参考文献1邓重，滤波技术的发展现状[J].中国仪器表20042刘凌，数字信号处理的FPGA实现，北京：清华大学出版社，20063雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用．北京：电子工业出版社，2O004VolneiA.Pedroni.VHDL数字电路设计教程[M]，电子工业出版社，20095馀光辉，李建中．大规模可编程辑器件及其应用[M]．成都电子科技大学出版社，20006朱明程，黄强.FPGA动态可重构逻辑设计初探，半导体技术.2000.6第25卷第4期7UweMeyer-Baese著,刘凌,胡永生译.数字信号处理的FPGA实现.北京：清华大学出版社,20038曾繁泰，陈美金，VHDL程序设计[M]，北京：清华大学出版社，20009王金明，张雄伟，FIR滤波器的设计与实现[J],电视技术，200310郑凤涛，陈金佳，基于CPLD的数控正弦波的信号源的设计[J]，黎明职业大学学报，2003，总38期11UweMeyer-Baese著,刘凌,胡永生译.数字信号处理的FPGA实现.北京：清华大学出版社,200312A.Dempster,M.Macleod.UseofMinimum-AdderMultiplierBlocksinFIRDigitalFilters.IEEETransactionsonCir-cuitsandSystemsII，1995;42:569～57713BoothAD．Asignedbinarymultiplicationtechnique．QuartJMechanicsApplMath，]951；4(2)：236～24014RabinerLR，GoldB．TheoryandapplicationofdigitalsignalprocessingPrentice—HallInc．]975 毕业设计开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：（1）系统总体设计FIR滤波器的关键组成部分包括移位寄存器、优化模块、乘法器模块和加法器，其原理框图如图1所示。图1FIR滤波器总体结构框图各模块的主要功能如下：a移位寄存器移位寄存器的功能是将输入序列x(n)通过移位寄存器改为并行输入。b优化模块优化模块的功能是根据FIR滤波器h(n)的对称性将滤波器降阶，完成输入求和x(k)+x(N-1-K).c乘法器模块乘法器是数字信号处理运算中最基本的设计单元之一，比如最常用的滤波、FFT都要用到乘法器。d加法器将前面乘法器模块得到的结果相加，最后得到输出的结果y(n)。（2）FIR滤波器的设计流程包括以下几个方面：a设计规范本课题的设计规范包括滤波器的类型，阶数，滤波器的设计方法，选定设计方法后对应的参数，采样频率，截至频率等。b滤波器系数的计算 毕业设计开题报告利用MATLAB软件的FDATool模块，通过设置上面的参数后可以简单的计算出滤波器的参数，之后再对计算出的参数进行量化就可以得到一系列的整数，这样就可以在FPGA中使用了。c硬件的实现和验证硬件的实现就是通过常用的如原理图或者硬件描述语言等方面描述出滤波器的原型，验证则是把签名实现出来的原型转化成网表下载到FPGA器件里面，通过实际电路来观察设计是否正确，如果不正确，要返回上面的步骤重新开始设计。d设计优化当第三步硬件的实现和验证正确后可以根据实际情况对设计进行优化，优化完后通过验证，如果结果符合实际的要求，设计完成，如果不正确，则要返回上面的步骤重新开始，直至正确为止。 毕业设计开题报告指导教师意见：指导教师：年月日