【正文】 .......... 57 基于分布式算法的 FIR 濾波器 ................................................................... 58 分布式算法研究 .................................................................................. 58 串行濾波器 ......................................................................................... 60 并行濾波器 ......................................................................................... 60 改進型串行濾波器 ............................................................................... 61 FIR 濾波器的設(shè)計 ...................................................................................... 61 系數(shù)的生成 ......................................................................................... 62 FIR 濾波器實現(xiàn) ................................................................................... 63 本章小結(jié) ...................................................................................................................................... 66 第 七 章 總結(jié)和期望 ............................................................................................ 67 參考文獻 ............................................................................................................ 69 附錄 ................................................................................................................... 72 致謝 ................................................................................................................... 74 作者簡介 ............................................................................................................ 75 I 摘 要 隨著科技的日益更新，現(xiàn)在的產(chǎn)品對信息的實時性、系統(tǒng)的可擴展性、電路的集成度等要求也越來越高。在數(shù)據(jù)采集方面，傳統(tǒng)的 AD 采樣方法 —— 單片機、 DSP等因為端口資源的有限和其順 序執(zhí)行的工作模式已經(jīng)不能夠滿足 人們 的要求。 而FPGA 因具有速度快、兼容性好和實時性強的特點，越來越多的被應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集及采集后的調(diào)理 。 本設(shè)計的總體架構(gòu)是建立在 FPGA 的采集平臺上。在設(shè)計中，充分利用 FPGA的靈活性與并行性特點，與特定模數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行寄存器芯片相互配合，實現(xiàn)模擬、數(shù)字信號的多通道采集，提高了系統(tǒng)的性能。 首先，本文對電除塵器高頻電源及其工作原理做了詳細的介紹，并著重對高頻電源需要采集的數(shù)據(jù)進行了詳細的分析與研究，其中包括信號采集要求和采集前后信號的特征。 其次，針對設(shè)計對象，給出每一路數(shù)據(jù) 的硬件調(diào)理電路設(shè)計，詳細分析了電路的設(shè)計原理和實現(xiàn)功能，并給出設(shè)計之初的仿真波形和最后的硬件實物的實驗波形。在完成后硬件設(shè)計之后，本文對硬件電路中使用的數(shù)據(jù)采集芯片進行了詳細的時序分析，在 FPGA 中實現(xiàn)了軟件采集編程和時序仿真，并對數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)傳輸做了詳細的分析、探討。 第三，為提升 DSP 和系統(tǒng)效率，在模擬信號的數(shù)字化完成后，對在 FPGA 中實現(xiàn)基于 DA 算法的 FIR 濾波器做了進一步研究，并給出了詳細的實現(xiàn)步驟和結(jié)果。 伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展， FPGA 由于其不可替代的優(yōu)勢，也越來越廣泛的被應(yīng)用到各領(lǐng) 域。本文設(shè)計的基于 FPGA 的采集系統(tǒng)，不僅在實時性方面有進一步的提升，而且系統(tǒng)的可擴展性非常強，有利于設(shè)備的進一步升級。 關(guān)鍵詞 ： FPGA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器， FIR 濾波器，分布式算法，抗干擾 II Abstract With the increasingly updated technology, the requirements for products on realtime of information, extendibility of system and the integration of the circuit are higher and higher. In the aspect of data acquisition, as the implementation of port resources are limited and its sequence of work mode ,the traditional AD sampling method SCM, DSP have could not met people39。s requirements. While FPGA has fast speed, good patibility and strong realtime, it is increasingly used for data collection and simple calculation. The overall structure of the design is based on the control platform of DSP and FPGA. This design makes full use of the flexibility of FPGA and parallel characteristic, matchs with specific ADs and serial memory chips, multichannel acquisition analog、digital signals, and the performance of the system is also improved. First, this paper makes a detailed introduction to the high frequency power supply for ESP and the principle of work, and datas collected in the high frequency power supply are analyzed and studied in details, including the requirements of acquisition and characteristics of the signal. Second, according to the design object, conditioning circuits of each path of signals is designed, and the circuit design principle and function are also analyzed in details, and the experimental waveform simulation waveform and the final physical design are presented at last After the design of hardware is finished, this paper makes a detailed analysis of the timing of data acquisition chip used in hardware circuit, implemented in FPGA software acquisition program and timing simulation, especially the data cache and data transmission are analyzed and discussed. Third, to enhance the efficiency of DSP and the system, after analog signals chanage to digital signals, a research of an implementation of FIR filter based on DA algorithm in FPGA is presented, and the implementation steps and detailed results is given. With the development of work and information technology, since its irreplaceable advantages, FPGA is more and more widely applied to various fields. The acquisition system based on FPGA designed in this paper, not only has the further promotion in realtime, and the system scalability is very strong。 It is conducive to upgrade equipment. Key Words: FPGA， AD， FIR filter， Distributed Arithmetic， Antiinterferenc第一章 緒論 1 第一章 緒論 選題背景及研究意義 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，在犧牲環(huán)境而發(fā)展經(jīng)濟的影響下，中國的環(huán)境保護變的越來越迫切，而粉塵污染更是一個非常嚴重的環(huán)境污染問題，特別是20xx 年北京等地的嚴重霧霾現(xiàn)象，更是把環(huán)境保護提到了一個新的高度。人們越來越關(guān)注對環(huán)境的保護。 我國 是 一個燃煤大國，在我國的發(fā)電主要還是以火力發(fā)電為主，在 20xx 年，全國火電電量為 38137 億千瓦時，占全部發(fā) 電量的 %。而不僅是火電廠，煤炭加工、采礦、電力、冶金、煉油、化工、造紙等工業(yè)都是粉塵污染的排放源。為減少這些工業(yè)粉塵的排放，保護環(huán)境，采用各種除塵裝置是一種最為有效的手段 。 但是，這十多年來我國環(huán)保形勢已發(fā)生了巨大的變化，作為大氣污染治理的主戰(zhàn)場 —— 火力發(fā)電廠裝機容量 至少 增加了三倍，單機機組 更 由 300、 600 發(fā)展到 1000MW 或更高 ；粉塵排放濃度 則 由 200mg/m3 降到 50m g/m3； 而 電站脫硫技術(shù)迅速發(fā)展， 特別是干法脫硫后 需要 處理的粉塵濃度 則 高達 800mg/m3—— 20xxmg/m3；這就要求除 塵器的除塵效率 達到 在 %以上，這些都給電除塵器 及其 供電電源等提出了新的課題。 根據(jù)工作原理的不同，可將除塵器分為以下幾種：洗滌除塵、機械除塵、過濾除塵和靜電除塵等。而目前在中國，電除塵器數(shù)量占除塵器數(shù)量的百分之七十以上，我國明顯已經(jīng)是一個世界電除塵器的生產(chǎn)、應(yīng)用大國 [1][2]。但現(xiàn)在國內(nèi)的現(xiàn)代代大型電廠和工廠所使用的還是工頻電除塵器電源。工頻電除塵器電源是線性電源，線性電源的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，可靠性高，輸出電壓精度高，輸出紋波電壓小。 而其 不足之處主要是要求采用半控型器件、工頻變壓器和濾波器，重量體積 都很大，并且調(diào)整管的功耗較大，使電源功率因數(shù)小且效率大大降低，一般情況不超過 50%。除此以外，其輸出電壓的脈動大，使得除塵器的輸出平均電壓偏低，導(dǎo)致除塵效率相對較低，而且使用半控型器件使得發(fā)生閃絡(luò)放電或者短路等狀況時不能夠及時調(diào)整，延時大，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，因此有可能會造成設(shè)備的損壞 [2][3][4]；但 其 優(yōu)良的輸出特性，使其在對電源性能要求較高的場合仍得到廣泛的應(yīng)用。 從上個世紀九十年代開始，隨著國外先進技術(shù)的引進，電除塵器高頻電源由于所顯現(xiàn)的絕對優(yōu)勢和眾多優(yōu)點越來越受到各企業(yè)工廠的青睞。電除塵器高頻電源屬南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 于 開關(guān)電源，因此其具有開關(guān)電源的優(yōu)勢。開關(guān)電源的優(yōu)點：效率高，可靠性和穩(wěn)定性較好，體積小、重量輕，對供電電網(wǎng)電壓的波動不敏感，在電網(wǎng)電壓波動較大的情況下，仍能維持比較