【正文】 EDA 設計基礎實驗課程論文 題 目 基于 FPGA 的 FIR 數(shù)字低通濾波器的設計 學 院 通信與電子工程學院 專業(yè)班級 通信 111 班 學生姓名 霍守斌 指導教師 大力會 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)展及應用 ........................................ 2 FPGA 軟件設計工具 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 .......................................... 5 數(shù)字濾波器的分類 .............................................. 5 FIR 數(shù)字濾波器的設計方法 ....................................... 6 第 3 章 FPGA DSP 系統(tǒng)設計分析 ....................................... 7 DSP 的基本概念 ................................................ 7 FPGA 實現(xiàn) DSP 的特點 .......................................... 8 DSP Builder 設計工具及設計規(guī)則 .................................. 9 第 4 章 基于 FPGA 的 FIR 低通濾波器設計 ............................. 12 設計方案 ...................................................... 12 FDATool 濾波器設計 ........................................... 12 FPGA 定點數(shù)的確定 ............................................ 14 導出系數(shù)文件 ............................................... 14 FPGA 定點數(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)設置 ............................ 21 各模塊的連接 ............................................... 27 第 5 章 Simulink 仿真 ................................................ 29 仿真時間設定 ................................................. 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 ........................................................... 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 定點數(shù)轉(zhuǎn)換程序 ....................................... 37 摘 要 在現(xiàn)代通信領域中， 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。在實踐中，往往要求對信號處理有實時性和靈活性，而已有的一些軟件和硬件的實現(xiàn)方式則難以同時到達這兩方面的要求。隨著可編程邏輯器件和 FDA 技術(shù)的發(fā)展，使用 FPGA 來實現(xiàn) FIR 濾波器，既具有實時性，又兼顧了一定的靈活性，越來越多的電子工程師采用 FPGA 器件來實現(xiàn) FIR 濾波器。 本設計利用 MATLAB/Simulink/DSP Builder 設計一個 FIR 濾波器。首先根據(jù)濾波器指標，利用 MATLAB 工具箱濾波器設計工具設計濾波器，然后根據(jù)實際需要將系數(shù)導出并量化。接下來在 Simulink中使用 Simulink 庫和 DSP Builder 庫建立設計模型，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 在當今的生活中，身邊的工程技術(shù)領域越來越受到關(guān)注。其中的通信領域所涉及到的各種信號更是重中之重。如何在較強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用到實際的工程中，這正是信號處理要解決的問題。上世紀 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)成為一門完整的學科。其 涉及 到 許多學科而又廣泛應用于許多領域 ， 20 世紀 60 年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應運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)學技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實信號的方法，這些信號由數(shù)字序列表示。 而數(shù)字濾波器在這門學科中占有很重要的地位。 數(shù)字濾波器是一個 離散時間系統(tǒng) （按預定的算法，將輸入 離散時間信號 要求的輸出離散時間信號的轉(zhuǎn)