matlab设计fpga实现联合ise和modelsim仿真的fir滤波器设计说明书

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1、word格式文档MATLAB设计，FPGA实现，联合ISE和Modelsim仿真的FIR滤波器设计摘要：本文首先利用MATLAB产生两个频率不一样的正弦信号，并将这两个正弦信号相加，得到一个混叠的波形；然后利用MATLAB设计一个FIR低通滤波器，并由Verilog实现，联合ISE和Modelsim仿真，实现滤除频率较高的信号，并将滤波后的数据送到MATLAB中分析。本文首先介绍FIR滤波器的基本原理，然后从目前最流行的的设计方式入手，逐步介绍FIR滤波器的设计，其流程图如图1所示：图1一、FIR滤波器的基本原理：数字滤波器是从分析信号中提取用户需要的信息，滤去不需要的信号成

2、分或者干扰成分。数字滤波器的数学模型：线性时不变数字滤波器的数学模型在时域中可以用线性常系数差分方程给出：其等效的Z变换为：当专业整理word格式文档全为0时，Z域系统函数只有零点，数字滤波器的单位脉冲响应有限，通常这用滤波器被称为有限冲激响应（FIR）滤波器。它的输出只与当前的输入和过去的输入有关，跟过去的输出无关。FIR滤波器的一个重要特性是具有线性相位，即系统的相异和频率成正比，可达到无失真传输。更加详细的介绍FIR滤波器的理论算法知识，请参考别的先关书籍资料、一、FIR滤波器的设计及验证：1)由MATLAB产生FIR滤波器的输入数据，并存放到.txt文件中用MATLA

3、B产生两个频率分别为：0.5MHz和2MHz的正弦信号，并将这两个正弦信号叠加，得到一个混叠的信号，并将这个混叠信号的波形数据存放到C盘根目录下面的matlab_wave_data.txt文件中。MATLAB实现代码如下：clearall;fs=25000000;%25M采样率t=0:1/fs:0.0002;%共0.0002*25000000=5000个点f1=500000;f2=2000000;signal1=sin(2*pi*f1*t);%频率为0.5MHz的正弦信号专业整理word格式文档signal2=sin(2*pi*f2*t);%频率为2.0MHz的正弦信%由于正

4、、余弦波形的值在[0,1]之间，需要量化成16bit,先将数值放大y2=fix(16384+(2^14-1)*signal1);%量化到15bity3=fix(16384+(2^14-1)*signal2);%量化到15bity1=y2+y3;%量化到16bit%再将放大的浮点值量化，并写道到存放在C盘的文本中fid=fopen('c:/matlab_wave_data.txt','wt');fprintf(fid,'%x',y1);%以16进制的格式将数据存放到.txt文件中。如果不用16进制，后面%读数会出错。fclose(fid);plot(y2,'b');hold

5、on;plot(y3,'b');holdon;plot(y1,'r');legend('0.5MHz正弦','2MHz正弦','两者叠加');title('MATLAB产生的两个正弦信号的叠加波形');信号波形图如图2所示：专业整理word格式文档图2存放数据的文件路径、名称已经文本的内容如图3所示：图3用MATLAB回读C盘根目录下的matlab_wave_data.txt文件，验证存入的波形数据是否正确，MATLAB代码如下：fid=fopen('c:/matlab_wave_data.txt','r');fori=1:5001;%一共有5001个数据num(i)=fsc

6、anf(fid,'%x',1);%从fid所指的文件中，以16进制的方式读出一个数据endfclose(fid);figure(2);plot(num,'b');legend('MATLAB从txt文件中读出的原始叠加波形数据');title('直接回读MATLAB产生的两个正弦信号的叠加波形');显示的波形如图4所示：专业整理word格式文档图4对比图4和图2中的叠加波形，可知以上操作的正确性。1)用MATLAB设计FIR滤波器输入信号是频率别为0.5MHz和2MHz的正弦信号的叠加，我们的任务是设计一个低通滤波器滤除掉2MHz的干扰信号。因此，我们可以设计一个采样率为25

7、MHz的低通滤波器，其通带带宽为1MHz，阻带宽度为2MHz。通带内纹波抖动为1dB，阻带下降为80dB。在MATLAB的命令窗口输入：fdatool命令并回车，打开FDATool工具箱，用MATLAB的FDATool工具设计该滤波器，参数设置如图5所示：设计好参数后，点击DesignFilter，可以在FDATool窗口的左上角看到滤波器的阶数为63阶，点击FileàGenerateM-file，并将滤波器命名为mylowfilter。专业整理word格式文档图5编写如下代码，滤除混叠信号中的高频信号