基于fpga的浮点型高阶fir滤波器设计

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1、哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留

2、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（在授予学位后即可在授予学位12个月后解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日哈尔滨工程大学硕士学位论文基于FPGA的浮点型高阶FIR滤波器设计摘要有限长单位冲击响

3、应滤波器(FiniteImpluseResponseDigitalfilter,FIR)是现代数字信号处理领域必不可少的基本元器件之一，FIR滤波器具有稳定可靠、结构灵活和线性相位特性等优点，因此在科研及工程实践领域都占有不可或缺的地位。然而随着科研及工程实践的要求越来越高，FIR滤波器的指标也在不断地提高，这也导致了滤波器的阶数变得越来越高，采用常规的手段实现高阶FIR滤波器已无法满足现代电子系统对带宽、高速、实时信号处理等越来越高的要求。FPGA具有灵活性好、结构灵活、速度快等突出的优点，随着半导体技术和EDA技术的不断发展，FP

4、GA已不仅仅局限于简单的逻辑粘合等应用，还可以实现各种复杂的数字信号处理任务，是实现高速的高阶FIR滤波器的理想选择。本文首先介绍了FIR滤波器的基本理论。接着设计以XCLVLX240T-FF1759FPGA为核心的FIR滤波器硬件电路，并对各模块的组成原理进行了阐述了。根据FIR滤波器原理以及高速高精度的要求确定了采用快速卷积结构和浮点数运算实现高阶FIR滤波器，并针对快速卷积结构中FFT运算逻辑设计复杂、资源占用高的情况，从理论上推导出与传统FFT算法等效的分段FFT算法。通过对FFT算法的改进可以极大地减少了FPGA资源消耗和逻

5、辑设计的复杂性。基于上述的理论对根据功能对系统模块进行划分，采用硬件描述语言对各模块进行了设计，详细描述了各模块的工作原理并进行了仿真验证。最后，搭建了软硬件测试环境，将比特流文件下载到FPGA中进行实际芯片测试，对实际运行输出的滤波结果进行了分析对比。实验结果表明基于FPGA的高阶FIR滤波器功能完全正确。关键词：FPGA;FIR滤波器;FFT;快速卷积哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTFiniteImpluseResponseDigitalfilterisoneofthebasiccomponentsforthefield

6、ofmoderndigitalsignalprocessing,FIRfilterhasmanyadvantagessuchasstableandreliable,flexiblestructure,linearphasecharacteristicsetc.Therefore,inscientificresearchandengineeringpracticefieldoccupiesanindispendsableposition.However,withthegrowingdemandofscientificresearchan

7、dengineeringpractice,theperformancerequirementsofFIRfilterisincreasingconstantly,anditalsoleadtotherisingoffilteroder,UsingconventionalmethodtorealizeFIRfilterisunabletomeettherequirementofreal-timeinmodernelectronicsystems.FPGAhasmanyadvantagessuchasflexiblestructure,s

8、peed,etc.WiththedevelopmentofsemiconductortechnologyandEDAtechnology.FPGAisnotlimitedtosimplelogicbondingappli