【正文】 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 FPGA 的數(shù)字濾波器 的 設(shè)計 學 生：黃建華 學 號： 20204719 指導教師：楊力生 專 業(yè)： 電子信息工程 重慶大學 通信工程 學院 二 O 一三 年 六 月 Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Design of Digital Filter Based on FPGA Undergraduate: Huang Jianhua Supervisor: Yang Lisheng Major: Electronic Information Engineering College of Communication Engineering Chongqing University June 2020 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 中文摘要 I 摘 要 數(shù)字信號處理在通信、雷達、聲納等中有著廣泛的應用。數(shù)字濾波器 的設(shè)計是數(shù)字信號處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，有著十分重要的理論和實際意義。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 在許多場合 ， 數(shù)字濾波器正在快速取代模擬濾波器。 FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列）在現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計中 發(fā)揮著越來越重要的作用。從設(shè)計簡單的接口電路到設(shè)計復雜的狀態(tài)機 ， FPGA 所扮演的角色已經(jīng)不容忽視 。 本 論 文完成了基于 FPGA 的 FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)。本 論 文首先 理論分析 討論了數(shù)字濾波器的設(shè)計方法， 并 使用 MATLAB 工具 驗證 采用哪種窗函數(shù)來設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器，使用哪種模擬濾波器原型映射 IIR 數(shù)字濾波器。然后根據(jù)模擬濾波器的技術(shù)指標來確定數(shù)字濾波器的技術(shù)指標， 在 MATLAB 環(huán)境下 按照數(shù)字濾波器的技術(shù)指標設(shè)計 數(shù)字濾波器，并得到濾波器系數(shù)，編程實現(xiàn)系數(shù)量化，并且比較分析量 化前后 系統(tǒng)響應的差異 ，由此得到合適的量化等級。 然后 在ISE 軟件 平臺下根據(jù) MATLAB 工具得到的量化系數(shù)，使用 VHDL 語言進行 FIR 和IIR 濾波器算法 模塊 編程 ，同時對 AMP 電路（可編程預 放大器）模塊、 AD 電路（模 擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器 ）模塊和 DA 電路（數(shù)字到模擬 轉(zhuǎn)換器 ）模塊分別進行編程配置，并且對各模塊進行嚴格的 軟件 仿真驗證，其中 AMP 電路模塊、 AD 電路模塊和 DA 電路模塊必須進行硬件驗證。 最后將所有軟件和硬件驗證無誤的模塊 整合 ，下載到 FPGA 硬件中，進行功能驗證 。 驗證結(jié)果符合設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞 ： FIR 濾波器， IIR 濾波器 ， MATLAB， FPGA， VHDL 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） ABSTRACT II ABSTRACT Digital signal processing has been widely used in munications, radar, sonar and many other fields. The design of digital filter is one of the key technologies of digital signal processing, which has a very important theoretical and practical significance. As digital technology continues to develop, on many occasions, the digital filter is rapidly replacing analog filters. FPGA (fieldprogrammable gate array) in modern digital circuit design is playing an increasingly important role. From the design simple interface circuit to the design of the plex state machine, FPGA39。s role has not been to ignore. This thesis acplishes a FPGAbased FIR and IIR digital filter design and implementation. This thesis first theoretically analyses the method of digital filter design ,with MATLAB tool verifying which window function is suitable for the FIR digital filter design, which analog filter prototype maps IIR digital filter . And according to the technical specifications of the analog filter the paper determines the specifications of the digital filter. Next in the MATLAB environment in accordance with the technical specifications of the digital filter the paper designs digital filters. And the paper gets the filter coefficients, programming to quantify the coefficients. And the paper has parative analysis of before and after quantitative differences the system response, thereby obtaining a suitable quantization levels. Then in the ISE software platform according to the obtained quantized coefficients with MATLAB tools, the paper uses VHDL language to program FIR and IIR filter algorithm module. While the AMP circuit (programmable preamplifier) module, AD circuit (analog to digital converter) circuit module and DA (digital to analog converter) module are programmed to be configured. And each module has rigorous software simulation, where AMP, AD and DA circuit module must have hardware verification. Finally the paper integrates all the software and hardware verification correct modules, downloading to the FPGA hardware for the functional verification. The Verified result meets the design requirements. Key words： FIR filter, IIR filter, MATLAB, FPGA, VHDL 重慶大學本科學生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 1 緒論 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................. II 目 錄 .........................................................................................................................III 1 緒論 .......................................................................................................................... 1 課題研究背景及意義 ............................................................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 研究思路 ............................................................................................................... 3 2 FIR 數(shù)字濾波器簡介 ........................................................................................... 4 FIR數(shù)字濾波器的原理 .......................................................................................... 4 FIR數(shù)字濾波器的基 本結(jié)構(gòu) ................................................................................... 4 線性相位 FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu) ............................................................................ 5 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 ................................................................................... 6 3 IIR 數(shù)字濾波器簡 介 ........................................................................................... 7 IIR數(shù)字濾波器的原理 .......................................................................................... 7 IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) ................................................................................... 7 IIR數(shù)字濾波器 的設(shè)計方法 ................................................................................... 8 4 MATLAB 程序設(shè)計 ................................................................................................. 11 MATLAB簡介 ......................................................................................................... 11 FIR濾波器設(shè)計 ...................................................