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摘要本课题是基于FPGA的FIR滤波器的研究，以FIR数字滤波器的基本理论为基础，利用Matlab软件结合窗函数法设计一个满足设计要求的高通滤波器，对由高、低两个频率的信号组成的目标信号进行滤波处理后，进行快速傅里叶变换得到频谱图，然后利用Verilog HDL硬件描述语言采用层次化、模块化的设计思想，对各个模块进行详细的理解和具体的分工，设计了一个16阶高通滤波器，并且通过Xilinx ISE Design进行综合仿真，最后把用Matlab和用ISE对目标信号滤波后进行快速傅里叶变换得到的频谱图进行对比，验证所设计的高通数字滤波器的滤波功能。22309
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关键字 FIR数字滤波器 FPGA Matlab软件 Xilinx ISE软件
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Design of FIR Filters Based on FPGA
Abstract
This topic is the study of FPGA-based FIR filter.According to the basic theory of FIR digital Filters,The paper use Matlab software and window function method to design a high-pass filter meeting the design requirements.Target signal is composed of a high signal and a low frequency signal. The target signal is fed from the Matlab filter, and then subjected to Fast Fourier Transform,obtained the spectrum of the target signal. Then the paper designs each module detailed and specific understanding of the pision of labor using the Verilog HDL hardware description language and adopting the idea of hierarchical,modular and designs a 16-order highpass filter.Finally,the spectrum obtained by ISE were compared with the outcome from Matlab to verify the function of a high-pass digital filter filtering.
Keywords FIR digital filter FPGA Matlab Xilinx ISE
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的研究意义 1
1.2 国内外研究现状以及研究前景 1
1.3 本课题的研究思路 2
1.4 本章小结 2
2 FPGA以及软件简介 3
2.1 可编程逻辑器件FPGA 3
2.2 软件介绍 5
2.2.1 Matlab软件简介 5
2.2.2 Xilinx ISE软件简介 5
2.3 Verilog HDL简介 7
2.4 本章小结 7
3 数字滤波器的设计原理 8
3.1 数字滤波器基础 8
3.1.1 滤波器简介 8
3.1.2 FIR数字滤波器的结构 9
3.2 FIR数字滤波器设计方法 11
3.3 本章小结 14
4 基于FPGA的FIR滤波器的设计 14
4.1 用Matlab设计FIR滤波器 14
4.2 用Matlab产生输入数据 15
4.3 FIR数字滤波器的Verilog实现 17
4.4 功能仿真 30
4.5 本章小结 31
结 论 32
致 谢 33
参考文献34
附 录 35
1 绪论
1.1 本课题的研究意义
在现代通信信号处理领域中，有用信号中往往夹杂很多噪声信号，使得有用信号太弱或者完全被淹没，例如在水声信号进行去除噪声，增强目标信号的强度，或者将多个信号进行分离，确定目标到底是鱼雷、鲨鱼还是潜艇。要将噪声从信息中去除，提取出有用的信号,就必须对原始信息进行滤波。信号可分为模拟信号和数字信号，在温度和工艺的变化上，模拟信号比数字信号的稳定性差。在模拟信号处理过程中，噪声和信号同时被放大。模拟滤波器在精度、增益等方面存在问题是因为电感、电容这些分立元件存在精度及频率特性等问题。在数字信号处理系统中,通过改变信号的字长来控制精度，干扰和噪声信号可以在放大信号之前被取出，数字信号还可以实现精确地存储、发送、恢复、接收和处理。并且数字滤波器还具有精度高、稳定性强、设计方便、容易实现等好处。又由于FPGA元器件具有集成度很高，逻辑功能不固定，可更改性强，具有设计周期短，功能密度高，重组时间短等优点，所以对基于FPGA的FIR数字滤波器的研究具有重大意义。
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