基于FPGA的FIR数字低通滤波器的设计(2)

P 操作系统的台式计算机 2.Microsoft office Word 2003 简体中文版 3.Microsoft office Visio 2010 简体中文版 4.MATLAB 7.1 简体中文版和相应的 Simulink 版本 5.DSP Builder8.1 6、参考文献及资料[1] 马建国，孟宪元. 电子设计自动化技术基础[M].北京：清华大学出版社, 2004 [2] 孟宪元，钱伟康. FPGA 嵌入式系统设计[M].北京：电子工业出版社, 2007

注：1. 本开题报告，须双面打印。由学生填写并经指导老师审核、评价。

2. 本开题报告一式两份，一份须与学生的毕业设计（论文）一并存档，一份作系部存档用。

目录

摘要 ................................................................ I Abstract ........................................................... II 1 绪论 .............................................................. 1 1.1 课题的目的和意义 .............................................. 1 1.2 FPGA技术的发展及应用 ......................................... 2 1.3 FPGA软件设计工具Quartus II ................................... 3 2 FIR数字滤波器的理论研究及分析 .................................... 5 2.1 数字滤波器的理论基础 .......................................... 5 2.2 数字滤波器的分类 .............................................. 5 2.3 FIR数字滤波器的设计方法 ...................................... 6 3 FPGA DSP系统设计分析 ............................................. 7 3.1 DSP的基本概念 ................................................ 7 3.2 FPGA实现DSP的特点 ........................................... 8 3.3 DSP Builder设计工具及设计规则 ................................ 9 4 基于FPGA的FIR低通滤波器设计 .................................... 12 4.1设计方案 ..................................................... 12 4.2 FDATool滤波器设计 ........................................... 12 4.3 FPGA定点数的确定 ............................................ 14 4.3.1导出系数文件 .............................................. 14 4.3.2 FPGA定点数转换 ........................................... 15 4.4 FIR滤波器模型的建立 ......................................... 17 4.4.1乘加子系统的搭建 .......................................... 17 4.4.2 滤波器模块的添加和模块参数设置 ........................... 21

4.4.3各模块的连接 .............................................. 27 5 Simulink仿真 .................................................... 29 5.1 仿真时间设定 ................................................. 29 5.2 示波器模块显示 ............................................... 29 5.3 仿真结果分析 ................................................. 31 6 总结 ............................................................. 33 参考文献 ........................................................... 34 致谢 ............................................................... 35 附录 ............................................................... 36 附录1 FIR滤波器仿真模型图 ....................................... 36 附录2 FIR滤波器测试模型图 ....................................... 37 附录3 FPGA定点数转换程序 ........................................ 37

摘要

在现代通信领域中，FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。在实践中，往往要求对信号处理有实时性和灵活性，而已有的一些软件和硬件的实现方式则难以同时到达这两方面的要求。随着可编程逻辑器件和FDA技术的发展，使用FPGA来实现FIR滤波器，既具有实时性，又兼顾了一定的灵活性，越来越多的电子工程师采用FPGA器件来实现FIR滤波器。

本设计利用MATLAB/Simulink/DSP Builder设计一个FIR滤波器。首先根据滤波器指标，利用MATLAB工具箱滤波器设计工具设计滤波器，然后根据实际需要将系数导出并量化。接下来在Simulink中使用Simulink库和DSP Builder库建立设计模型，并在Simulink中仿真。

关键词：FPGA，FIR低通滤波器，DSP Builder，Simulink

Abstract

In the modern communications field, the FIR Digital Filter is used from any practical applications for its good linear phase character, and it provide an important function in digital signal processing design. In practice, there is always a real-time and flexible requirement for signal processing. However, software and hardware techniques available for implementation are difficult to meet the demand for the two aspects in the same time.Along with the development of PLD device and EDA technology, more and more electrical engineers use FPGA to implement FIR Filter, as it not only meet the real-time requirement, but also has some flexibility.

This design uses MATLAB / Simulink / DSP Builder to design a FIR Digital Filter . Firstly according to the index of the filter, MATLAB /Toolboxes / Filter Design / Filter Design & Analysis Tool(FDATool) is used to design the filter . Then according to practical requirement derive and quantify the coefficient . Use the Simulink Library and the DSP Builder Library to establish design model and simulate in the Simulink.

Key words: FPGA，FIR low pass Filter , DSP Builder , Simulink

1 绪论

1.1 课题的目的和意义

在当今的生活中，身边的工程技术领域越来越受到关注。其中的通信领域所涉及到的各种信号更是重中之重。如何在较强的背景的噪声下和干扰的信号下有效提炼出真正的有用信号并将其真正运用到实际的工程中，这正是信号处理要解决的问题。上世纪60年代，数字信号处理在理论层上发展迅猛。其体系和框架逐渐成熟，如今，数字信号处理已经成为一门完整的学科。其涉及到许多学科而又广泛应用于许多领域，20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。

而数字滤波器在这门学科中占有很重要的地位。数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号要求的输出离散时间信号的转换为所特定功能装置）。应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即1/2抽样频率点呈镜像对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号 …… 此处隐藏：4211字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……