FIR滤波器的设计以及FPGA的硬件实现

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在数字信号处理领域,FIR滤波器被广泛的应用于语音处理、 图像处理、通信系统、测量系统等方面。可编程逻辑器件(FPGA)由 于在速度和集成度方面的优势,所以越来越多的电子系统采用FPGA 来实现数字滤波。 本文首先介绍了FPGA的原理,然后介绍了窗函数法和频率抽 样法设计FIR数字滤波器的原理。使用Matlab 设计软件分别用上述 的两种方法分别实现了低通、带通、高通滤波器,并且对窗函数中的 Kaiser 窗设计方法和频率抽样法中的过渡带抽样点的频率抽样法做 了探讨。 最终本文采用过渡带抽样点的频率抽样法使用Matlab软件实 现了一个17-tap的高通FIR数字滤波器,在深入研究了具体的FIR 滤波器的硬件结构,以及相关的优化方法后,使用Verilog语言实现 了这个FIR滤波器,最后在ALTERA公司APEX20KE器件上综合 布局布线得到了可以下载的网表文件,后仿真的结果表明,我们的设 计功能正确可以满足设计要求。为了让设计的结果和过程更加直观可 信,本文采用了 Matlab和Verilog 做了联合仿真,最终设计的电路 通过了仿真测试,可以达到相应的设计指标。 本设计采用了 APEX20KE 系列器件来实现FIR高通数字滤 波器,文中详细的介绍了该硬件实现的具体设计过程。另外,借助 Matlab利用各种设计方法手段,完成了软件的实现。 关键词: FIR 现场可编程逻辑门阵列 硬件描述语言 频率 抽样 窗函数
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