本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：FPGA器件(Field Programmable Gate Array)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的可編程邏輯器件,它具有集成度高、可靠性強(qiáng)、處理速度快等特點(diǎn)。在一片F(xiàn)PGA上可以進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì),使硬件設(shè)計(jì)如同軟件設(shè)計(jì)一樣靈活方便。濾波器在諸如數(shù)字通信、語音、音頻、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。數(shù)字濾波器主要是用于改變信號(hào)的時(shí)域和頻域的特性。常見的濾波器就是線性時(shí)不變?yōu)V波器。由于FIR濾波器具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)形式,在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,大部分FIR濾波器具有相應(yīng)的IP核;但是IIR濾波器沒有核,所以限制了其應(yīng)用,并且IIR相對于FIR具有很多無法替代的特性,比如相同的幅頻特性,需要較低的階數(shù),并且IIR濾波器用較少的硬件資源。本文介紹了FIR、IIR濾波器的理論,應(yīng)用ALTERA公司的QuartusⅡ開發(fā)軟件設(shè)計(jì)了FIR、IIR結(jié)構(gòu)的低通、高通等類型的濾波器,分別進(jìn)行串行結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)的FPGA實(shí)現(xiàn),對不同結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了對比分析。利用fdatool產(chǎn)生濾波器系數(shù),根據(jù)不同的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)不同的濾波器。在實(shí)際的應(yīng)用中,如果采樣頻率遠(yuǎn)大于信號(hào)的截止頻率,很難設(shè)計(jì)出只含有一個(gè)部分的IIR濾波器,只能分成幾個(gè)部分的級(jí)聯(lián)。并對FIR濾波器和IIR濾波器進(jìn)行比較,分別設(shè)計(jì)了直接型結(jié)構(gòu)和級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)的IIR濾波器。同時(shí)應(yīng)用FIR和IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)了多速率濾波器。應(yīng)用多個(gè)軟件協(xié)同工作進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先,采用MATLAB仿真,根據(jù)指定的參數(shù),利用MATLAB的函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),得到相應(yīng)的參數(shù),由于Quartus II只可以識(shí)別二進(jìn)制的數(shù)據(jù),所以需要把參數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制,成為硬件設(shè)計(jì)工具QuartusⅡ的輸入數(shù)據(jù)。然后,利用QuartusⅡ編寫不同結(jié)構(gòu)的濾波器。利用Modelsim進(jìn)行仿真測試的濾波器。把程序下載到DE2中進(jìn)行硬件測試,由于FPGA的可擦除特性,濾波器的類型、通帶頻率、阻帶頻率等參數(shù)可以通過編程改變,使濾波器可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改變。
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN713.7
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本文編號(hào)：1235439