本文關(guān)鍵詞：基于FPGA可重構(gòu)技術(shù)的FIR濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：在現(xiàn)代生產(chǎn)測試和教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,FIR數(shù)字濾波器被越來越廣泛的使用。隨著技術(shù)和性能的提升,用戶不僅需要濾波器具有高速運(yùn)算能力且截至頻率和濾波類型都可調(diào),還經(jīng)常要求濾波器的濾波階數(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)在線更改,但能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能的FIR濾波器價(jià)格都較為昂貴。本文針對這一問題,設(shè)計(jì)了一種低成本的、濾波階數(shù)能夠在線更改的高速FIR數(shù)字濾波器。近年來,集成電路制造技術(shù)獲得了快速發(fā)展,FPGA器件的集成度和運(yùn)算速度不斷提高,同時價(jià)格不斷降低。FPGA器件支持在線可編程功能,具有系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)和移植性好等優(yōu)點(diǎn)�；贔PGA的靜態(tài)可重構(gòu)技術(shù)是一種先進(jìn)的、兼具高性能與靈活性的重構(gòu)技術(shù),具有運(yùn)算速度快和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)以CPLD器件作為控制中心,將FPGA靜態(tài)重構(gòu)與CPLD器件結(jié)合起來,綜合運(yùn)用FIR數(shù)字濾波模塊、程序存儲器件和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等完成了基于FPGA可重構(gòu)技術(shù)的FIR濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)采用了CPLD器件搭配FLASH器件的結(jié)構(gòu)作為靜態(tài)可重構(gòu)方案完成濾波器階數(shù)的改變,將濾波階數(shù)的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換為FPGA器件中濾波模塊的調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)為濾波器帶來了擴(kuò)展設(shè)計(jì)的空間,通過改變FLASH器件中的濾波模塊讓本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更寬頻帶的濾波。此外,本設(shè)計(jì)采用了成熟的查找表算法完成濾波模塊設(shè)計(jì),使系統(tǒng)的運(yùn)算速度更快,也使系統(tǒng)硬件資源得到更充分的利用。仿真結(jié)果證明,該系統(tǒng)濾波階數(shù)可以在2的2~6整數(shù)次冪內(nèi)在線改變,也能夠?qū)崿F(xiàn)濾波類型和截至頻率的調(diào)整。系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期并工作穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：FPGA可重構(gòu)技術(shù) 靜態(tài)重構(gòu) 濾波階數(shù)可調(diào) 查找表算法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN791;TN713
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究目的及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-15
• 第2章 系統(tǒng)方案的確定15-22
• 2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)15-17
• 2.1.1 FPGA可重構(gòu)單元16
• 2.1.2 參數(shù)設(shè)置顯示單元16-17
• 2.1.3 信號調(diào)理單元17
• 2.2 各單元芯片的選擇17-21
• 2.2.1 CPLD器件的選擇17-18
• 2.2.2 FPGA器件的選擇18-20
• 2.2.3 A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇20
• 2.2.4 D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇20-21
• 2.2.5 FLASH器件的選擇21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第3章 可重構(gòu)濾波器系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)22-36
• 3.1 FPGA可重構(gòu)單元的電路設(shè)計(jì)22-31
• 3.1.1 FPGA器件的電路設(shè)計(jì)22-25
• 3.1.2 串口芯片的電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.3 存儲器件的電路設(shè)計(jì)26-29
• 3.1.4 CPLD器件的電路設(shè)計(jì)29-31
• 3.2 信號調(diào)理單元的電路設(shè)計(jì)31-33
• 3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)32-33
• 3.3 電源部分的電路設(shè)計(jì)33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 可重構(gòu)濾波器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)36-50
• 4.1 系統(tǒng)模塊總體設(shè)計(jì)36-37
• 4.2 配置控制模塊的設(shè)計(jì)37-38
• 4.3 串口通信模塊的設(shè)計(jì)38-42
• 4.3.1 波特率發(fā)生器的設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.2 數(shù)據(jù)接收器的設(shè)計(jì)40-41
• 4.3.3 數(shù)據(jù)發(fā)送器的設(shè)計(jì)41-42
• 4.4 FLASH讀寫控制模塊的設(shè)計(jì)42-44
• 4.4.1 FLASH擦除模塊的設(shè)計(jì)43
• 4.4.2 FLASH寫模塊的設(shè)計(jì)43-44
• 4.4.3 FLASH讀模塊的設(shè)計(jì)44
• 4.4.4 FLASH控制模塊的整體設(shè)計(jì)44
• 4.5 FIR濾波文件輸入模塊44-46
• 4.5.1 移位模塊的設(shè)計(jì)45
• 4.5.2 查表模塊的設(shè)計(jì)45-46
• 4.6 FIR濾波文件乘模塊46-48
• 4.6.1 加模塊的設(shè)計(jì)47
• 4.6.2 反相器模塊的設(shè)計(jì)47-48
• 4.7 FIR濾波文件控制模塊和輸出模塊48-49
• 4.8 本章小結(jié)49-50
• 第5章 系統(tǒng)仿真測試50-60
• 5.1 模塊的仿真測試50-53
• 5.1.1 配置控制模塊的仿真測試50-51
• 5.1.2 FLASH擦除模塊的仿真測試51-52
• 5.1.3 FLASH讀模塊的仿真測試52-53
• 5.2 系統(tǒng)的仿真測試53-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-66
• 致謝66

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本文編號：1101803