基于fpgafir滤波器设计

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1、基于FPGAFIR滤波器设计摘要介绍了基于FPGA芯片进行FIR滤波器的设计过程，具体涉及到MATLAB对FIR滤波器的仿真、数据的量化和生成；FPGA对FIR滤波器的设计、仿真和数据生成，最后形成FPGA和MATLAB联合设计FIR滤波器。关键词FGPA；FIR；MATLAB中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1671-7597(2014)03-0034-01滤波器在信息领域应用非常广泛。随着现代技术的发展，如何在FPGA上进行滤波器设计是非常迫切的。FPGA是通过硬件描述语言进行程序设计的，要把基于数学基础的滤

2、波器在FPGA上设计出来还是有一定难度的。而用MATLAB进行滤波器设计又显的非常简单。因此需要把MATLAB和FPGA技术结合起来，进行滤波器设计，这样就能事半功倍。本文将以一个简单的FIR滤波器为例，用MATLAB和FPGA进行联合设计滤波器。1基本流程一般采用MATLAB和FPGA联合设计有多种方法。一种是由MATLAB软件设计出滤波器系统，并在MATLAB中利用工具直接转换成VHDL代码；一种是由MATLBA软件设计出FIR关键系数和测试文件，然后在FPGA中使用系数设计滤波器，使用测试文件形成测试结果，最后再由MA

3、TLAB把测试结果验证，证明FPGA设计滤波器的正确性。第一种方法在滤波器系统较为复杂的时候，很难满足设计要求，调试时反而显得复杂。本文采用第二种方法进行滤波器的联合设计。2MATLAB的FIR系数和测试文件生成在设计时，使用MATLAB产生滤波器系数和测试文件。MATLAB里有各种专门的FIR滤波器系数生成函数，如B=firl(N,Wn,high')函数。B：表示返回的FIR滤波器的单位脉冲响应，长度为N+loN：表示滤波器的阶数。Wn：表示滤波器的截至频率。High：表示是高通滤波器。用户只要按滤波器设计要求，获取B系数

4、就能得到浮点数表示的FIR滤波器系数。滤波器系数生成后，需要有测试文件测试滤波器的特性。用户可以根据滤波器的特性，利用MATLAB自动生成测试文件。如利用MATLAB程序：sin_t=0：1/fs：0.1；sin_cl=2*pi*f_l*sin_t；sin_c2=2*pi*f_2*sin_t；sj=l/3*sin(sin_cl)+sin(sin_c2)；自动就生产了含有2个频率成份的浮点数表示的sj信号。若仅仅是检测MATLAB设计的FIR滤波器是否正确，可以把sj输入到FIR滤波器中，观察滤波器输出就可以判断。目前是要在F

5、PGA中设计并验证滤波器。所以需要把MATLAB生成的滤波器系数和测试文件量化成符writefori=l：length(sj_quan_12)forj二1：bin_longfprintf(fidout,，％s‘,sj_quan_12(i,j))；ifmod(j,bin_long)=0fprintf(fidout,，r")；endendendfclose(fidout)；3FPGA程序设计本文利用XILINX公司的FPGA芯片XC6SLX45作为硬件载体，使用VHDL语言进行FIR程序编写。具体元件说明如下：COMPON

6、ENThr_bookPORT(rst:INstd_logic；--复位信号输入elk:INstd_logic；--时钟输入xin:INstd_logic_vector(11downto0)；一一测试文件/实际信号输入yout:OUTstd_logic_vector(28downto0)—FIR滤波输出);ENDCOMPONENT；xin为FIR滤波器的输入端，同时也是仿真时，MATLAB生成的测试文件输入端。yin是xin经过FPGA内部设计的FIR滤波器滤波后的输出信号。在FPGA中输入MATLAB的测试文件的程序如下：f

7、ileinvect：textis"e：\matlab_studyresult.txt”；ifnot(endfile(invect))thenreadline(invect,vline)；read(vline,v)；xin