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1、毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于FPGA的FIR数字滤波器的设计设计(论文)的基本内容：根据数字滤波器的原理和结构，利用分布式算法和OBC编码原理，将数字滤波器分成四个模块来设计，即控制模块，输入模块，乘累加模块，以及锁存模块，各模块的设计是通过VHDL语言和电路来实现，并通过软件QuartusII进行仿真和综合。毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第 周指导教师签字：年 月 日- V -基于FPGA的FIR数字滤波器的设计摘要在现代电子系统中，FIR数字滤波器以其良好的线性特性被广泛使用，属于数字信号处理的基本模块之一。在
2、工程实践中，往往要求对信号处理要有实时性和灵活性，而己有的一些软件和硬件实现方式则难以同时达到这两方面的要求。随着可编程逻辑器件和FDA技术的发展，使用FPGA来实现FIR滤波器，既具有实时性，又兼顾了一定的灵活性，越来越多的电子工程师采用FPGA器件来实现FIR滤波器。本文对基于FPGA的FIR数字滤波器实现进行了研究。主要工作如下:(1)以FIR数字滤波器的基本理论为依据，使用分布式算法为滤波器的硬件实现算法，并对其进行了详细的讨论。针对分布式算法中查找表规模过大的缺点，采用多块查找表和OBC编码方式使得硬件规模极大的减小。(2)在设计中采用了层次化、模块化的设计思想，将整个滤波器划分为多
3、个功能模块，利用VHDL语言和原理图输入两种设计技术进行了各个功能模块的设计，最终完成了FIR数字滤波器的系统设计。(3)最后给出了采用FLEX10K系列器件实现一个16阶的FIR低通滤波器的设计实例，用QuartusII软件进行了仿真，并对仿真结果进行了分析，证明所设计的FIR数字滤波器功能正确。仿真结果表明，本论文设计的滤波器硬件规模较小，采样率达到了8.8MHz。同时只要将查找表进行相应的改动，就能分别实现低通、高通、带通FIR滤波器，体现了设计的灵活性。关键词：FIR数字滤波器；FPGA；分布式算法；OBC编码；查找表Design of the FIR Digital Filter B
4、ased on FPGA AbstractIn the modern electrical system，the FIR digital filter is used form any practical applications for its good linear phase character, and it provide an important function in digital signal processing design. In engineering practice, there is always a real-time and flexible require
5、ment for signal processing. However, software and hardware techniques available for implementation are difficult to meet the demand for the two aspects in the same time. Along with the development of PLD device and EDA technology, more and more electrical engineers use FPGA to implement FIR filter,
6、as it not only meet the real-time requirement, but also has some flexibility.In this paper, a method to implement the FIR filter using FPGA is proposed. The work mainly as follow:(1) According to the basic theory of FIR filters, a scheme of hardware implementation is worked out using distributed ari
7、thmetic algorithm. As the scale of the LUT in the distributed arithmetic algorithm is so large, the thesis reduces it with the use of multiple coefficient memory banks.(2) From the clew of implementing a top-down stratified, modular design, the thesis describes the hard ware design of all functional
8、 modules and the FIR system with the VHDL and schematic diagram design methods.(3) At last, a sixteen-tapped low-pass FIR filter is taken as an example, and the simulation design carried out using QuartusII. And analyzed the result, and it proved that the function of the design is correct.The result
9、 of the simulation indicates that the scale of the design is small, and the sample rate of the FIR filter can reach 8.8MHZ.Modifying the LUT can realize the low-pass, high-pass and band-pass FIR filters respectively, and incarnates the flexibility of the design.Key words:FIR digital filter;FPGA;Dist
10、ributed Arithmetic;Offset-Binary Coding；LUT目录毕业设计（论文）任务书I摘要IIAbstractIII第1章 绪论11.1 本课题的研究意义和应用背景11.2 国内外的研究现状11.3 研究思路31.4 本论文的主要内容和主要工作4第2章 FIR数字滤波器简介52.1 FIR数字滤波器52.1.1 数字滤波器的概述52.1.2 FIR滤波器的原理62.1.3 FIR滤波器的基本结构72.1.4 线性相位FIR数字滤波器的系统结构72.1.5 FIR数字滤波器的设计方法82.2 实现FIR数字滤波器的硬件算法分布式算法92.2.1 分布式算法92.2.2
11、 分布式算法的优化12第3章 EDA技术和可编程逻辑器件173.1 EDA技术183.2 EDA技术的主要内容183.2.1 大规模可编程器件183.2.2 硬件描述语言VHDL193.3 基于EDA技术的“自顶向下”的设计方法213.4 基于EDA技术的电子电路设计流程213.5 可编程逻辑器件233.5.1 可编程逻辑器件简介233.5.2 使用FPGA器件进行开发的优点243.5.3 FPGA设计的开发流程253.6 FLEX10K系列芯片介绍263.6.1 FLEX10k的结构273.6.2 FLEX10K系列器件的特点283.7 开发工具QuartusII介绍28第4章 FIR滤波器
12、的设计与仿真294.1 FIR滤波器的模块划分294.1.1 滤波器模块的划分294.1.2 方案确定294.2 FIR滤波器各模块功能的实现304.2.1 控制模块304.2.2 输入模块314.2.3 乘累加模块334.2.4 锁存模块354.2.5 顶层设计354.3 FIR数字滤波器的系统设计364.4 FIR滤波器的综合394.4.1 数字系统综合概述394.4.2 本设计的综合394.5 FIR滤波器各模块的仿真414.5.1 控制模块的仿真414.5.2 输入模块时序仿真424.5.3 乘累加模块时序仿真454.5.4 锁存模块时序仿真48第5章 结束语515.1 总结515.2
13、 展望51参考文献53致谢55附录I第1章 绪论1.1 本课题的研究意义和应用背景 几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号的处理问题，其信号表现形式有电、磁、机械以及热、光、声等。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。根据 处 理 对象的不同，信号处理技术分为模拟信号处理系统和数字信号处理系统。数字信号处理(Digital signal Processing，DSP)与模拟信号处理相比有许多优点，如相对于温度和工艺的变化数字信号要比模拟信号更稳健，在数字表示中，精度可以通过改
14、变信号的字长来更好地控制，所以DSP技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰，而在模拟信号中信号和噪声同时被放大，数字信号还可以不带误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。许多复杂的系统可以用高精度、大信噪比和可重构的数字技术来实现1。目前，数字信号处理已经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统，如通讯、系统控制、电力系统、故障检测、语音、图像、自动化仪器、航空航天、铁路、生物医学工程、雷达、声纳、遥感遥测等。数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。所谓数字滤波，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相
15、对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份，消弱无用的干扰成份的目的。数字滤波与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出优点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统1。1.2 国内外的研究现状数字信号处理器具有灵活性、高稳定性、可靠性、集成度高等优点，促使科研人员不断对它进行研究和开发。但数字信号处理目前仍存在的缺点是:在一些重要研究领域，数字信号处理的速度还达不到实时处理的要求，例如超高频的习A/D转换器。数信号处理可以采用两种方法实现:软件实现和硬件实现。软件实现是在通用计算机上执行数字信号处理程序。这种方法灵活，但实现方法较慢，一般不能实时处理，主要用于教学和科研。国内外的研究机构、公司己经推出了不同语言的信号处理软件包。硬件主要采用MCU(单片机)、DSP (数字信号处理器)和ASIC(专用集成电路)来实现。其中，单片
