基于FPGA的FIR濾波器的設計

電氣自動化論文編號:ZD678    論文字數:39019,頁數:70

 目 錄
【摘要】 I
【Abstract】 II
前   言 1
第1章 濾波器的基本概念 2
1.1濾波器的原理和分類 2
 1.1.1濾波器的實現步驟 2
 1.1.2采樣定理 2
1.2濾波器的技術指標 3
1.3數字濾波器的系統特性 3
 1.3.1離散系統的實現 3
 1.3.2狀態和張弛系統 5
 1.3.3因果性和可實現系統 5
 1.3.4穩定性 5
 1.3.5時不變性 5
 1.3.6線性和疊加性 6
1.4濾波器的分類 6
1.5數字濾波器設計的基本步驟 6
第2章 FIR數字濾波器的基本網絡結構 8
2.1 FIR網絡結構 8
 2.1.1直聯型 8
 2.1.2 級聯性與線性相位結構 8
 2.1.3 頻率采樣結構 9
2.2頻率采樣結構有兩個突出優點 10
第3章 FIR數字濾波器的設計 11
3.1 FIR 濾波器設計 11
 3.1.1 FIR數字濾波器的簡介 11
 3.1.2 FIR數字濾波器的傳統設計方法 11
 3.1.3 線性相位FIR數字濾波器的條件和特點 11
 3.1.4 FIR數字濾波器設計原理分析 12
3.2采用窗函數方法設計線性相位FIR濾波器的方法 13
3.3 小波分析法 15
 3.3.1 的結構特征 16
 3.3.2 小波分析 16
 3.3.3 濾波器設計的小波方法 17
3.4 利用頻率采樣法設計FIR濾波器 18
 3.4.1 用頻率采樣法設計濾波器的線性相位條件 18
 3.4.2 逼近誤差及改進措施 18
3.5 切比雪夫逼近法設計FIR濾波器 19
 3.5.1 切比雪夫法最佳一致逼近準則 19
 3.5.2 利用最佳一致逼近準則設計線性相位濾波器 20
第4章   MATLAB仿真 22
4.1 MATLAB的背景 22
4.2 MATLAB在FIR中的應用 22
4.3 FIR濾波器的MATLAB仿真實例 23
第5章 數字濾波器的實現 27
5.1數字濾波的實現方法 27
5.2 FIR數字濾波器的C54實現 28
 5.2.1　TMS320C5402 簡介 28
 5.2.2 TMS320C5402 編程 28
 5.2.3　FIR 濾波器在TMS320C5402 中的實現 29
5.3 硬件描述語言（HDL） 31
 5.3.1 HDL設計方法 31
 5.3.2  VHDL語言 31
5.4 采用FPGA的實現 32
 5.4.1研究思路及方法 33
 5.4.2 FPGA的設計流程 35
 5.5 FIR濾波器的模塊劃分 36
 5.5.1輸入模塊 37
 5.5.2乘累加模塊 37
 5.5.3鎖存模塊 38
 5.5.4控制模塊 38
  5.6總結與展望  38
【致謝】 39
參考文獻 40
附錄1：電路仿真 41
附錄2：執行程序 43
附錄3：英文原文 46
中文翻譯 57

【摘要】本文主要是對FIR的基本原理進行概述。對直接型，級聯型，第一類線性相位等結構圖進行了分析。采用了窗函數法，小波分析法，頻率采樣法，切比雪夫法來設計FIR數字濾波器。 分析了FIR DF 的特點之后, 根據小波逼近方法利用多個小波函數來逼近理想濾波器的頻率特性，很容易設計多通帶的帶通濾波器和多通帶移相器。
     采用MATLAB軟件對FIR數字濾波器進行了仿真。
       利用FPGA來實現FIR數字濾波器，對FIR數字濾波器的內部模塊結構進行了仿真。通過硬件描述語言給出了利用FPGA器件進行數字系統設計的設計流程以及模塊仿真。采用了TMS320C54芯片來實現，應用FIRS指令來進行編程。

【關鍵詞】： FIR、MATLAB、TMS320C54、 FPGA、

【Abstract】This paper is FIR, the basic principles outlined. Direct type, Cascade, the first class of linear phase structure chart analysis. Using the window method, wavelet analysis, the frequency of sampling, Chebyshev method to design FIR digital filter. FIR DF analysis of the characteristics, According to wavelet approximation method using wavelet function over to approximate the ideal frequency of the filter characteristics, very easy to design a multi-band-pass filters and multi-band phase shifter.
 MATLAB software FIR digital filter for the simulation.
 FPGA to achieve FIR digital filter, the FIR digital filter module in the internal structure of the simulation. Through hardware description language is the use of FPGA devices for Digital System Design Process. TMS320C54 chip used to achieve application FIRs instructions for programming.

【Keyword】FPGA、FIR、MATLAB、TMS320C54