FPGA的FIR滤波器设计

摘要：在现代电子数字系统中，滤波器都以一个不可缺少的身份出现，本文利用可编程逻辑和EDA技术，使用FPGA来实现FIR滤波器，可以同时兼顾实时性和灵活性。本论文首先介绍了有限冲击响应FIR（Finite Impulse Response， FIR）的基本结构，研究现有的实现方法。然后用Matlab工具箱中的FDATool以及窗函数法设计滤波器系数，使用硬件描述语言Verilog HDL和原理图，实现了各子模块和系统模块设计，在Matlab与QuartusII中对系统模块进行联合仿真。仿真结果表明，设计系统性能稳定，滤波效果良好，且实用性较强。65888

毕业论文关键词：数字滤波，可编程逻辑元件，模块化算法

Abstract： In the moderm electronic digital systems,filters are indispensable.We make use of the programmable logic devices and EDA technology, together with the FPGA to desigen the FIR filter,which is real time and flexible. In this paper, the basic structure of the Impulse Response FIR is firstly introduced, and the existing methods of the finite impulse response are studied. Then we ready to use Matlab FDATOOL and window function method design filter, and make use of the hardware description language Verilog HDL,schematic to realize the design of each module system. The system module is co-simulationed in the Matlab and QuartusII. The simulation results show that the design system is stable, the filtering effect is good and the practicability is good.

Keywords: filter, programmable logic devices, Modular Algorithm

1绪论 1

2 FIR数字滤波器的参数设计 3

2.1 FIR数字滤波器的功能 3

2.2 FIR数字滤波器的基础 4

2.3数字滤波器的设计原理 5

2.4 FIR数字滤波器的理论计算方式与参数转换思想: 7

2.5 Matlab直接FDAtool设计方式解析 13

2.6 FDAtool设计模板及设计结果图 15

3 基于FPGA的仿真设计 15

3.1 QuartusⅡ及Verilog HDL介绍 17

3.2 实际滤波器程序设计（11阶FIR数字滤波器） 18

3.3 VerilogHDL的实现 19

3.4实际滤波器的各模块设计 27

结论 32

参考文献 33

致谢 34

1 绪论

在现代通信信号处理区域中，随着各种精确计算与快速计算的发展对信号处理的实时性、快速性的要求越来越高。以往的模拟滤波器无法解决电压漂移、温度漂移和噪声等问题，从而带来了许多误差和不稳定因素。而数字滤波器具有稳定性高、精确度高、设计灵活、实现方便等突出优点。

FPGA元器件在高速并行处理和数据输送中有独特优势，在前端信号处理中ASIC和DSP越来越多的被FPGA所替代。我们需要的就是这种设计周期短，功能性高，组装时间短的元器件。

1985年XilinX公司生产出了第一块FPGA元器件，由于它有着集成度高、易于操作、开发和上市周期短的绝对优势，使得FPGA器件在数字设计和电子生产中得到快速普及和运用，发展潜力非常巨大。现在FPGA已经发展到可以利用片内储存器、硬件乘加器、逻辑单元等特有的硬件结构，快速完成FFT 、FIR 、复数乘加、卷积、三角函数以及矩阵运算等数字信号处理。这样可以完成信号处理的主要方法有，如中频采样、自适应滤波、参数估计、自适应波束形成、脉冲压缩、和旁瓣对消等。 FPGA的FIR滤波器设计:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_73616.html