基于verilog hdlfir数字滤波器优化设计和仿真

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1、基于VerilogHDLFIR数字滤波器优化设计和仿真　　摘要：对FIR数字滤波器基于VerilogHDL的实现进行了研究，在分布式算法的基础上进行了改进，设计了32阶常系数FIR滤波器。用Verilog硬件描述语言进行数字逻辑设计，使用SynopsysVCS作为仿真工具对设计进行仿真和验证，在Synopsys公司的DesignCompiler下进行综合。结果表明，该设计既保证了运行速度又节省了芯片的面积，可以广泛应用于数字集成电路的设计中。关键词：VerilogHDL；FIR滤波器；分布式算法

2、；数字集成电路中图分类号：TN713?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）07?0154?03OptimizationdesignandsimulationofFIRdigitalfilterbasedonVerilogHDLLIYu?xue1，2，BAIZhong?chen1，QINShui?jie1（1.GuizhouKeyLaboratoryofPhotoelectronTechnologyandApplication，Guiyang550025，China；2.Sc

3、hoolofElectronicInformation，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China）Abstract：TherealizationofFIRdigitalfilter8basedonVerilogHDLwasstudiedandwasimprovedonthebasisofthedistributedalgorithm.A32?orderconstantcoefficientFIRfilterwasdesigned.Veriloghardwared

4、escriptionlanguagewasusedfordigitallogicDesign.ThedesignwassimulatedandverifiedbytakingSynopsysVCSasasimulationtool.ItwassynthesizedwithDesignCompilerofSynopsysCompany.Theresultsshowthatthedesigncannoyonlyensuretherunningspeed，butalsosavetheareaofthe

5、chip.Itcanbewidelyusedinthedesignofdigitalintegratedcircuit.Keywords：VerilogHDL；FIRfilter；distributedalgorithm；digitalintegratedcircuit0引言数字滤波器广泛应用于数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域，是现代信号处理的重要内容。有限冲击响应（FIR）滤波器有着保证线性相位和系统绝对稳定的优势，因此在现代信号处理中得到广泛的应用。8随着电子计算机技术和大规模集

6、成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。在工程实践中，对信号的灵活和实时性要求很高，而现有的一些软件和硬件设计方式很难同时达到这两方面的要求[1?2]。本文优化设计了一种基于VerilogHDL的FIR数字滤波器，该滤波器处理速度较快，满足信号实时处理的需求，且有效地减少了芯片的面积。1FIR数字滤波器的设计与实现1.1FIR滤波器的设计原理FIR滤波器的实现方法主要是基于乘加结构（MAC结构）和分布式算法（DA）结构。乘累加结构在很大程度上能够节省硬件资

7、源，但造成滤波器要在多时钟周期后才有输出，处理速度很慢，不能满足对高速系统的要求。并行乘法器结构尽管处理速度提高了，但是大量的耗费硬件资源，造成设计成本高。DA算法是将所有可能的乘积和预先计算出并保存在查找表中，能高效地实现多个乘法运算操作，在速度上和资源占用上比利用乘法器结构设计FIR滤波器有不可比拟的优势[3]。DA算法的原理简介如下。一个[K]阶的FIR滤波器的表达式如下：[y=k=0K-1hkxk]（1）式中：[hk]是第[k]个抽头上的滤波器系数；[xk]是对应第[k]个抽头上的输入数

8、据。对于位宽为[n]比特的有符号[xk]数用二进制补码表示为[（b0b1…bn-2bn-1）2，][b0]是符号位，[bn-1]是最低位，则：[xk=-bk0+i=1n-1bki2-i]（2）将式（2）代入式（1），则有：8[y=k=0K-1hk-bk0+i=1n-1bki2-i]（3）将式（3）展开，得到：[y=-k=0K-1hkbk0+i=1n-1k=0K-1hkbki2-i]（4）由式（4）可以看出，滤波器的输出[y]由两部分组成，式中[k=0K-1hkbki]表示[K]个固定系数与其对应