【正文】 EDA 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程論文 題 目 基于 FPGA 的 FIR 數(shù)字低通濾波器的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 通信與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信 111 班 學(xué)生姓名 霍守斌 指導(dǎo)教師 大力會(huì) 2020 年 6 月 3 日 目 錄 摘 要 ................................................................ I Abstract ............................................................ II 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 課題的目的和意義 .............................................. 1 FPGA 技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 ........................................ 2 FPGA 軟件設(shè)計(jì)工具 Quartus II .................................... 3 第 2 章 FIR 數(shù)字濾波器的理論研究及分析 ............................... 5 數(shù)字濾波器的理論基礎(chǔ) .......................................... 5 數(shù)字濾波器的分類 .............................................. 5 FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法 ....................................... 6 第 3 章 FPGA DSP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 ....................................... 7 DSP 的基本概念 ................................................ 7 FPGA 實(shí)現(xiàn) DSP 的特點(diǎn) .......................................... 8 DSP Builder 設(shè)計(jì)工具及設(shè)計(jì)規(guī)則 .................................. 9 第 4 章 基于 FPGA 的 FIR 低通濾波器設(shè)計(jì) ............................. 12 設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 12 FDATool 濾波器設(shè)計(jì) ........................................... 12 FPGA 定點(diǎn)數(shù)的確定 ............................................ 14 導(dǎo)出系數(shù)文件 ............................................... 14 FPGA 定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換 .......................................... 15 FIR 濾波器模型的建立 .......................................... 17 乘加子系統(tǒng)的搭建 ........................................... 17 濾波器模塊的添加和模塊參數(shù)設(shè)置 ............................ 21 各模塊的連接 ............................................... 27 第 5 章 Simulink 仿真 ................................................ 29 仿真時(shí)間設(shè)定 ................................................. 29 示波器模塊顯示 ............................................... 29 仿真結(jié)果分析 ................................................. 31 結(jié)論 .............................................................. 33 參考文獻(xiàn) ........................................................... 34 致謝 ............................................................... 35 附錄 ............................................................... 36 附錄 1 FIR 濾波器仿真模型圖 ....................................... 36 附錄 2 FIR 濾波器測試模型圖 ....................................... 37 附錄 3 FPGA 定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換程序 ....................................... 37 摘 要 在現(xiàn)代通信領(lǐng)域中， FIR 數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用，屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。在實(shí)踐中，往往要求對信號處理有實(shí)時(shí)性和靈活性，而已有的一些軟件和硬件的實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)到達(dá)這兩方面的要求。隨著可編程邏輯器件和 FDA 技術(shù)的發(fā)展，使用 FPGA 來實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器，既具有實(shí)時(shí)性，又兼顧了一定的靈活性，越來越多的電子工程師采用 FPGA 器件來實(shí)現(xiàn) FIR 濾波器。 本設(shè)計(jì)利用 MATLAB/Simulink/DSP Builder 設(shè)計(jì)一個(gè) FIR 濾波器。首先根據(jù)濾波器指標(biāo)，利用 MATLAB 工具箱濾波器設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)濾波器，然后根據(jù)實(shí)際需要將系數(shù)導(dǎo)出并量化。接下來在 Simulink中使用 Simulink 庫和 DSP Builder 庫建立設(shè)計(jì)模型，并在 Simulink 中仿真。 關(guān)鍵詞 ： FPGA， FIR 低通濾波器 ， DSP Builder， Simulink Abstract In the modern munications 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 realtime 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 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 realtime 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 amp。 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 第 1 章 緒論 概述 在當(dāng)今的生活中，身邊的工程技術(shù)領(lǐng)域越來越受到關(guān)注。其中的通信領(lǐng)域所涉及到的各種信號更是重中之重。如何在較強(qiáng)的背景的噪聲下和干擾的信號下有效提煉出真正的有用信號并將其真正運(yùn)用到實(shí)際的工程中，這正是信號處理要解決的問題。上世紀(jì) 60 年代，數(shù)字信號處理在理論層上發(fā)展迅猛。其體系和框架逐漸成熟，如今，數(shù)字信號處理已經(jīng)成為一門完整的學(xué)科。其 涉及 到 許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域 ， 20 世紀(jì) 60 年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。 而數(shù)字濾波器在這門學(xué)科中占有很重要的地位。 數(shù)字濾波器是一個(gè) 離散時(shí)間系統(tǒng) （按預(yù)定的算法，將輸入 離散時(shí)間信號 要求的輸出離散時(shí)間信號的轉(zhuǎn)