基于VHDL的FIR数字滤波器 .doc
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本报告分两部分:
1 由matlab计算FIR数字滤波器的滤波系数;
2 用VHDL语言设计逻辑电路,再通过QUARTUS II 软件,将各个模块的电路封装成期间,在顶层设计中通过连线,完成整个系统。
所有源程序在本文档同一文件夹下的fir文件中。
FIR数字滤波器的系数计算。
这里通过MATLAB的Fdatool软件实现。
输入数据S(n)为9位,输出y(n)为10位的低通滤波器
数据:各个参数如下:
Lilter Typer lowpass FIR Window kaiser
阶数:15,Beta=0.5,Fs=48kHz,Fc=10.8kHZ
滤波类型为:直接型FIR
FIR滤波器的幅频响应
相频响应
FIR滤波器的冲击响应
滤波器系数
对系数进行调整,整数化:
Num =
-0.0742 0.0234 0.1133 0.0117 -0.1758 -1.0977
0.3594 0.8281 0.8281 0.3594 0.0977 -0.1758
0.0117 0.1133 0.0234 -0.0742
Num*(2^8)
ans =
Columns 1 through 10
-18.9952 5.9904 29.0048 2.9952 -45.0048 -281.0112 92.0064 211.9936 211.9936 92.0064
Columns 11 through 16
25.0112 -45.0048 2.9952 29.0048 5.9904 -18.9952
FIR数字滤波器的VHDL实现
根据作业要求,S(n)为9位,y(n)为10位的低通滤波器。数据:
-19,6,29,3,-45,-25,92,212,212,92,-25,-45,3,29,6,-19
阶数:15,Beta=0.5,Fs=48kHz,Fc=10.8kHZ
滤波类型为:直接型FIR
FIR滤波器的原理图设计如下:
设计原理:
一 概要
我的原理说明是根据上面原理图的设计顺序逐步进行的。
1 寄存器(延时器)。
原理图上标有dff9的器件。输入9位数据,通过dff9的D触发寄存器,达到延时的作用。
2 第一级加法器
数据通过add9910,就是9位数字输入,10位数字输出加法器,完成第一级相加运算,因为本题是16阶FIR数字滤波器,它的滤波系数有对称的关系,所以采用上面的第一级加法器,达到简化运算的效果。
3 乘法器
乘法器用来将数据乘以由matlab计算得到的滤波系数,本题的系数分别为:-19,6,29,3,-45,-25,92,212。
在乘法器设计时暂时没有考虑符号,符号问题由下面的减法器实现。即:若系数符号为负,那么在下一级用减法器减去乘法器所得的数据。所有的乘法器为:mult19, mult mult 6, mult 29, mult 3, mult 45, mult 25, mult 92, mult 212。
4 第二级加,减法器
第二级加法器主要有add111414,add151415,add161717。add111414就是说11位数据加14位数据输出14位数据,说有的都是相同的命名规则。减法器的作用是反映乘法器的负号的,对于负的滤波系数,在此相当于经过减法器相减。
5 第三级加,减法器
与上一级大体相同的原理。
6 输出
输出通过add141710,将上一级得到的14位和17位数据相加,再拿出相加结果的高十位作为输出。
到此,整个FIR数字滤波器设计完毕,下面详细说明各个部分的具体实现。
二 详细说明
我的说明是根据上面的概要逐一展开的。
我的设计是先编写各个功能的vhdl源文件,再生成功能模块,最后在顶层用原理图的设计方法连
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