幾種fpga的fir濾波器方案詳析(文件)
【正文】 上升沿余下一個(gè)in_clk的上升沿之間，F(xiàn)IFO中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)out_clk時(shí)鐘將FIFO中的N個(gè)數(shù)據(jù)x[n]~x[n(N1)]讀出倒下一個(gè)模塊進(jìn)行運(yùn)算。當(dāng)Reset系號(hào)有效時(shí)，ROM指針指向首地址。系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，先將外界的一個(gè)信號(hào)x[n]采樣進(jìn)來(lái)，然后將數(shù)據(jù)FIFO的鏡像相加，最后將和數(shù)與系數(shù)ROM一起送到MAC單元移位相乘。由于使用非阻塞賦值(=)，所以并沒(méi)有把這次的x[n]讀出來(lái)，而讀出的是上一次存在FIFO中的x[n]！所以應(yīng)該采用減計(jì)數(shù)器，“鏡像相加”操作從x[n(N/21)] + x[nN/2]開(kāi)始，這就是為什么要采用減計(jì)數(shù)器的原因。此時(shí)當(dāng)mac_clk的上升沿出現(xiàn)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行FIFO和ROM的數(shù)據(jù)讀出，并送入MAC單元進(jìn)行下一步的處理。當(dāng)時(shí)使用該技術(shù)后，產(chǎn)生一個(gè)新的全局清零信號(hào)：reset_d?？梢钥闯鲈凇眎ndex”信號(hào)的作用下，F(xiàn)IR濾波器的悉數(shù)被一個(gè)一個(gè)地“讀”出來(lái)（圖中的coe_out信號(hào)）。 由于第二次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為”00198e”，所以第二次讀出的數(shù)據(jù)為”00198e+000000=00198e”。第四次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為”004ba7” ……全景仿真圖結(jié)束語(yǔ)由于采用高度的時(shí)分復(fù)用模型，故能采取最少的硬件資源實(shí)現(xiàn)該高性能FIR濾波器，但是高度的時(shí)分復(fù)用對(duì)時(shí)序設(shè)計(jì)提出了較高的要求，在考慮延遲（包括：器件延遲、路徑延遲，等）的問(wèn)題上必須要仔細(xì)，否則可能達(dá)不到時(shí)序上的要求，這需要仔細(xì)的分析每個(gè)模塊的關(guān)鍵路徑，并設(shè)置一些約束條件來(lái)保證時(shí)序關(guān)系的正確性。然后緊接著讀出：”000000+000000=000000”……。由于在”in_clk”第一次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為”000000”由于第一次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)為”000000”，所以第一次讀出的數(shù)據(jù)為”000000+000000=000000”。該圖為上述時(shí)鐘模塊的全局仿真圖，clear信號(hào)為MAC中累加器的清零信號(hào)（并非毛刺！這可以在第一幅圖中很清楚地看到）。由于MACcell中的BoothMultiplier是下降沿時(shí)鐘有效，但是我們看到，由于reset信號(hào)的失效時(shí)刻到再次有效與系數(shù)采樣時(shí)鐘 (mac_clk) 之間有一個(gè)base_clk空操作信號(hào)，所以這會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位移位運(yùn)算！這里采用“動(dòng)態(tài)鎖死”技術(shù)【DynamicCapture228。在shift_clk的上升沿采樣，并且僅當(dāng)acc_clear信號(hào)有效時(shí)，MAC中的累加器執(zhí)行一次清零操作，表示本次的整個(gè)y[n]以運(yùn)算完畢。在以上的時(shí)序關(guān)系圖中正好體現(xiàn)了這個(gè)特點(diǎn)：當(dāng)reset 信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效以后的緊接著的上升沿中（圖中前面3個(gè)采樣點(diǎn)），將數(shù)據(jù)采樣并壓入FIFO中，并且執(zhí)行FIFO的鏡像相加。累計(jì)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不僅要在reset 信號(hào)的作用下被清零，而且要在下一個(gè)數(shù)據(jù)x[n]輸入FIFO進(jìn)行下一個(gè)y[n]的數(shù)出之前必須被清零。當(dāng)Reset信號(hào)有效時(shí)，F(xiàn)IFO被清零，并且讀寫(xiě)指針都指向首地址。智利的右移是算術(shù)移位，即如果移到后，原來(lái)得值仍然保留在中。控制邏輯也是每次掃描乘數(shù)的一位（掃描的次數(shù)位Q長(zhǎng)度1），但同時(shí)也要檢查右邊的一位。方案二（Booth算法）該算法不僅能處理負(fù)數(shù)相乘的情況，而且速度較快。在編碼方案中，二進(jìn)制補(bǔ)碼表示法是目前DSP領(lǐng)域最為流行的有符號(hào)數(shù)字表示法，在該編碼方案中，若最高位為’0’，則表示該數(shù)為正數(shù)，反之則表示為負(fù)數(shù)。方案一（校正算法）由于在該MAC運(yùn)算單元中，涉及到的是兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的乘法，所以還必須先對(duì)有符號(hào)數(shù)進(jìn)行編碼，然后才能進(jìn)行運(yùn)算。1)2714LUTs10811479237MACcell實(shí)現(xiàn)：MACcell是由一個(gè)乘法器和一個(gè)累加器組成，累加器設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，也不
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