基于FPGA的ⅡR数字滤波器的设计

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首先,针对数字滤波器的原理和数字滤波器的设计方法进行分析,本文采用了分布式算法优化的方法,分布式中的查找表可以替代运算中的乘法器,但是采用一个查找表数据会很大,对数据的传输速度也会有影响。本文以16阶IIR(InfiniteImpulse Response)低通数字滤波器为例对查找表进行分组,其中16阶IIR低通数字滤波器的采样频率为2KHz,截止频率为40Hz,通过对滤波器的性能指标的确定能够得到相应的抽头系数。其次,采用MATLAB仿真,通过MATLAB软件对设计指标进行参数的仿真,这里面用到了MATLAB软件中的FDATOOL仿真工具,将滤波器的参数输入到FDATOOL界面中得到了数字滤波器的零极点分布图,幅频特性曲线和相频特性曲线,同时也自动生成了滤波器的系数即抽头系数,在FPGA(Field programmable GateArray)仿真中要求输入的数据为整数,所以要对抽头系数进行二进制的转换。最后,在FPGA的基础上设计整体的模块,一共分为四个模块,其中有Filter模块、LUT(Look up table)查找表模块、移位相加模块、顶层模块,整个系统采用VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)语言编程,在对各个模块编译之后进行图表的仿真,得到实际的仿真结果图,对抽头系数和输入进行卷积运算得到理论的输出值,将理论值与实际值进行对比得到设计的滤波器的输出和理论的输出总体误差率为1%,因此滤波器的整体设计是合理可行的。
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