基于FPGA的浮點(diǎn)型高階FIR濾波器設(shè)計(jì).pdf

1、有限長(zhǎng)單位沖擊響應(yīng)濾波器(Finite Impluse Response Digital filter, FIR)是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域必不可少的基本元器件之一，F(xiàn)IR濾波器具有穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)靈活和線性相位特性等優(yōu)點(diǎn)，因此在科研及工程實(shí)踐領(lǐng)域都占有不可或缺的地位。然而隨著科研及工程實(shí)踐的要求越來(lái)越高，F(xiàn)IR濾波器的指標(biāo)也在不斷地提高，這也導(dǎo)致了濾波器的階數(shù)變得越來(lái)越高，采用常規(guī)的手段實(shí)現(xiàn)高階FIR濾波器已無(wú)法滿足現(xiàn)代電子系統(tǒng)對(duì)帶寬、高速

2、、實(shí)時(shí)信號(hào)處理等越來(lái)越高的要求。FPGA具有靈活性好、結(jié)構(gòu)靈活、速度快等突出的優(yōu)點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和EDA技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA已不僅僅局限于簡(jiǎn)單的邏輯粘合等應(yīng)用，還可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)高速的高階FIR濾波器的理想選擇。
　　本文首先介紹了FIR濾波器的基本理論。接著設(shè)計(jì)以XCLVLX240T-FF1759 FPGA為核心的FIR濾波器硬件電路，并對(duì)各模塊的組成原理進(jìn)行了闡述了。根據(jù)FIR濾波器原理以及高速

3、高精度的要求確定了采用快速卷積結(jié)構(gòu)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高階 FIR濾波器，并針對(duì)快速卷積結(jié)構(gòu)中FFT運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)復(fù)雜、資源占用高的情況，從理論上推導(dǎo)出與傳統(tǒng) FFT算法等效的分段 FFT算法。通過(guò)對(duì) FFT算法的改進(jìn)可以極大地減少了FPGA資源消耗和邏輯設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
　　基于上述的理論對(duì)根據(jù)功能對(duì)系統(tǒng)模塊進(jìn)行劃分，采用硬件描述語(yǔ)言對(duì)各模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了各模塊的工作原理并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后，搭建了軟硬件測(cè)試環(huán)境，將比特流文件