基于FPGA的FIR滤波器设计.doc

本科生毕业论文（设计） 题目： 基于FPGA的FIR滤波器设计 学 院 电子信息工程学院 学科门类 工 学 专 业 电子信息工程 学 号 姓 名 指导教师 2015年05月06日摘 要 随着数字技术的发展，数字滤波器语音与图像处理、模式识别、雷达信号处理、频谱分析等它有精度高灵活性大等突出特点(FPGA)有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源，特别适合于数字信号处理任务，通过FPGA实现FIR数字滤波具有实时性高、处理速度快精度高的特点 本文研究的是基于FPGA实现一个16阶的FIR数字低通滤波器的设计。本次设计首先利用MATLAB中滤波器设计工具FDAtool工具设计FIR滤波器系数，再利用Matlab中的Simulink库文件下的DSP Builder库中的各个模块搭建FIR滤波器系统，然后在Simulink里进行了仿真，并编译生成VHDL语言，再通过Quartus II软件对生成的VHDL程序进行编译和仿真，并利用Matlab对仿真结果进行了分析，证明所设计的FIR滤波器功能的正确性，最后通过硬件实现时。 本次硬件设计中，采用Altera公司的FPGA器件作为核心器件，此外，由于整个系统的输入输出全部是数字信号，因此需要添加AD（模数）转换模块和DA（数模）转换模块。 关键词：FPGA；FIR滤波器；FDAtool；Simulink；VHDL Abstract With the rapid development of digital technology，digital filter had widely used in voice and image processing and model recognizing and radar signal processing and frequency analysis filed and so on. It is very precise and flexible. There are regular logical array and rich wire resource in FPGA. It is very suitable for digital signal processing. And it is very good for designing digital filter by using FPGA. In this paper, this design is the 16 order FIR low-pass filter based on FPGA. First，we use FDAtool to design the value of filter. Then, we build up the filter system by using DSP Builder. And then we simulate this system to verify it’s validity. During the hardware design, what we use core device is from Altera company. In addition, we need add AD and DA model for the system because the input and output of this system is digital signal. Key Words：FPGA; FIR filter; FDAtool; ; VHDL 目录 I Abstract II 1. 引言 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 本论文的研究内容及主要工作 2 2. FIR数字滤波器设计 2 2.1 数字滤波器基础 2 2.1.1 FIR滤波器简介 2 2.1.2 FIR数字滤波器的结构 3 2.2 FIR数字滤波器设计方法 4 2.2.1 窗函数法 4 2.2.2 频率采样法 5 2.2.3 等波纹最佳逼近法 6 3. 基于FPGA的FIR滤波器设计 7 3.1 基于Matlab的FIR数字低通滤波器抽头系数的提取 7 3.1.1 基于Matlab的FIR滤波器系数计算 7 3.2 DSP Builder搭建FIR模型 12 3.2.1 DSP Builder及其设计流程 12 3.2 利用DSP Builder设计FIR滤