[论文精品] 基于fpga的fir低通数字滤波器设计 开题报告

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1、毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：专业：电子信息工程设计(论文)题目：基于FPGA的FIR低通数字滤波器设计指导教师:2010年12月19日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）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：文献综述数字滤波器是对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统，作为一种电子滤波器，数字滤波器与完全工作在模拟信号域的模拟滤波器不同。数字滤波器工作在数字信号域，它处理的对象是经由采样器件将模拟信号转换而得到的数字信号。数字滤波器理论上可以实现任何可以用数学算法表示的滤波效果。随着集成电路技

2、术的发展，其性能不断提高而成本却不断降低，数字滤波器的应用领域也因此越来越广。数字滤波器的分类根据单位脉冲响应的不同，数字滤波器可分为IIR（无限长单位冲激响应）和FIR（有限长单位冲激响应）数字滤波器两大类[1]。它们各有优缺点，因此在应用时应根据技术要求及所处理信号的特点予以选择。在通信、图像处理以及数据传输等领域要求信道具有线性相位特性，相对于IIR滤波器，FIR滤波器具有稳定性，因果性，线性相位等特点，易于实现和系统绝对稳定的优势，因此在这些领域得到了广泛的应用。FIR数字滤波器的基本原理结构和硬件实现方式基本原理结构对于一个FIR数字滤波器系统而言,

3、其冲击响应是有限的,其数学表达式见式1[2]:式1其中：N：FIR为滤波器的阶数；h[n]：滤波器系数；x[n]：滤波器输入采样信号；y[n]：滤波器的输出信号。FIR滤波器一般有三种结构形式：直接型、级联型和频率采样型[3]，这三种结构中，由于频率采样型和快速卷积型结构中需要进行复数运算，计算复杂，不适合于在可编程逻辑器件中实现；级联型结构不便于调整系数，实现时需3N/2次乘法，N次加法，总运算量为3N/2次乘法；而直接型结构总运算量可减少至N/2次乘法，且系数调整方便，因此多采用直接型结构实现。目前，FIR数字滤波器的硬件实现有以下几种方式：（1）集成电路

4、FIR数字滤波器一种是使用单片通用数字滤波器集成电路，这种电路使用简单，但是由于字长和阶数的规格较少，不易完全满足实际需要。虽然可采用多片扩展来满足要求，但会增加体积和功耗，因而在实际应用中受到限制。(2）DSP芯片FIR数字滤波器另一种是使用DSP芯片。DSP芯片有专用的数字信号处理函数可调用，实现FIR数字滤波器相对简单，但是由于程序顺序执行，速度受到限制。而且，就是同一公司的不同系统的DSP芯片，其编程指令也会有所不同，开发周期较长。(3)可编程FIR数字滤波器还有一种是使用可编程逻辑器件FPGA／CPLD,主要以硬件描述语言（Verilog或VHDL）

5、来完成[4]，也可以通过Matlab/Simulink,以DSPBuilder形式来完成[5]。FPGA有着规整的内部逻辑块整列和丰富的连线资源，特别适合用于细粒度和高并行度结构的FIR数字滤波器的实现，相对于串行运算主导的通用DSP芯片来说，并行性和可扩展性都更好。通过简单的比较，很容易看出使用可编程FIR数字滤波器有着明显的优势，下面着重介绍一下FPGA的相关知识。FPGA简介FPGA（FieldProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，是EDA技术的应用。它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA

6、技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。在专用集成电路（ASIC）领域中作为一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的基本特点有采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片；FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片；FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚；FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一；FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量

7、系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA

8、的使用非常灵活。FPGA主要以VHDL