基于FPGA的數(shù)字濾波器設計與實現(xiàn)——濾波器自動生成系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著電子技術的發(fā)展，數(shù)字濾波器以其良好的特性被廣泛地應用在各個領域。它屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。在工程實踐中，對信號處理的靈活性和實時性要求很高，而現(xiàn)有的一些軟件和硬件設計方式難以同時達到這兩方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術的發(fā)展，利用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字濾波器，可以同時兼顧系統(tǒng)的靈活性和實時性，越來越多的電子工程師采用FPGA器件來實現(xiàn)濾波器。然而當濾波器的濾波參數(shù)改變時，還是需要硬件工程師進行重新編寫代碼，這造成了很大

2、的設計資源浪費。
　　 針對這一問題，本文研究了基于FPGA平臺的各種數(shù)字濾波器的設計算法，通過對這些算法的研究得出一個以各種算法實現(xiàn)的濾波器代碼庫，并基于這個代碼庫開發(fā)出能夠自動生成濾波器硬件代碼的軟件系統(tǒng)，從而杜絕了因設計參數(shù)改變而導致的設計浪費，大大縮短了濾波器設計周期。本論文所做的工作如下:
　　 1、研究了分布式算法在數(shù)字濾波器(包括FIR和IIR)設計中的應用。實現(xiàn)了基于分布式串行算法、分布式并行算法、芯片自

3、帶乘法器等方法的數(shù)字濾波器。并對這些方法實現(xiàn)數(shù)字濾波器的性能、特點以及資源耗費等方面進行了分析和比較。
　　 2、采用了Verilog硬件描述語言和自頂向下的數(shù)字系統(tǒng)設計方法，利用FPGA器件以各種算法(MAC，分布式串行/并行算法)進行數(shù)字濾波器系統(tǒng)的設計，對每個模塊進行了詳細的邏輯仿真。搭建了一個測試平臺，對濾波結果進行了測試。測試結果驗證了設計的正確性。
　　 3、數(shù)字濾波器RTL代碼構件庫的建立。通過建立這個構件

4、庫，把數(shù)字濾波器的各種實現(xiàn)方法做了分類，并在每個分類中對代碼進行了切分，把代碼劃分成若干部分，從而讓濾波器的設計結構一目了然，這為后來的濾波器RTL代碼的自動生成系統(tǒng)奠定了基礎。
　　 4、濾波器RTL代碼的自動生成系統(tǒng)設計。數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理領域經常用到，但因為濾波參數(shù)以及性能的要求不同，設計好的濾波器不能夠重復使用，如果需求變化還要重新設計。本系統(tǒng)通過MATLAB的GUI設計，把濾波器設計與FPGA硬件實現(xiàn)進行了集成。