[毕业设计] FPGA在数字滤波器设计中的应用 [复制链接]

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毕业设计 FPGA在数字滤波器设计中的应用，共33页，15661字。
摘要
随着微电子技术的发展，采用现场可编程门阵列（FPGA）进行数字信号处理得到了飞速发展，FPGA正在越来越多地代替ASIC和PDSP用作前端数字信号处理的运算。
现场可编程门阵列（FPGA）器件以其灵活的可配置特性，可以很好地解决并行性和速度问题而在数字信号领域得到广泛地应用。在本文中对硬件描述语言的描述方法和风格做了一定的是说明。介绍了硬件描述语言的开发环境MAX+PLUS和QUARTUS。讨论了数字系统设计层次的划分和数字系统的自顶向下的设计方法。
本文介绍了FIR数字滤波器的硬件实现技术,结合了Altera公司的EP1K系列芯片提出了实现FIR数字滤波器的硬件电路的方案,设计出了一中4阶FIR数字滤波器,并推广到16阶,以及实现滤波器的VHDL描述语言。本设计的外围电路用A/D和D/A,数据存储用的是芯片嵌入阵列块(EAB)中的LPM-FIFO。基于FPGA的电路系统设计及其仿真经过表明此系统可靠、合理并满足设计要求。
关键词:有限冲击响应滤波器;无限冲击响应滤波器;现场可编程门阵列;先进先出高速数据存储器;超高速集成电路硬件描述语言; DSP Builder。
目  录
第一章  引言    ………………………………………………………………………..………… 5
第二章  概述………………………………………………………………………………….……..6
2.1 全文梗概 …..…………………………………………………………………………........6
2.2  时间安排 …..…………………………………………………….………….………........6
第三章 FPGA基础…………………………………………………….…....…..…….….…………7
3.1 什么是FPGA    ……………………………………………………………....…….…....7
3.2 FPGA的基本结构…………………………………………...….…………………………...7
3.3 ACEX1K系列…………………………………………….…………………….……......….8
3.4软件介绍………………………………………………………….………….……...……….8
3.5 VHDL基础 ….…………………………………………………….………………………..9
第四章 利用有限状态机控制A/D采样  ……………………….…………………….…………...10
4.1状态机的基本结构和功能…………………………………………….……………….…....10
4.2 用状态机实现A/D采样 …………………………………………….…...….......….……..11
4.2.1  用状态机对0809采样控制……………………………………….….….……….…...11
4.3 ADC0809采样控制程序VHDL的设计……………………………….……………......…. ..12
4.3.1 VHDL的实现………………………………………….……………....……………......12
4.3.2基于Max_plusⅡ在线仿真…………….…………………………….…………......….12
4.3.3 包装入库   ……………..…….…………………………….…………………….…..14
第五章 利用FIFO实现数据存储……………………………………………………...…..….........15
5.1 LPM-FIFO选择与调用…………………………………………….……………….….........15
5.2 VHDL的生成…………………………………………….………...…….………………….15
5.3 LPM—FIFO制定文件仿真测试……………………………………….…..….……….…...17
第六章 FIR数字滤波器的实现……………………………………………………...…..….............17
6.1 数字滤波器的种类及区别……………………………….………...……....…. …………...17
6.1.1 无限冲击响应滤波器IIR………………………………….……………………….......18
6.1.2有限冲击响应滤波器FIR…………….…………………………….………….........….18
6.2 DSP Builder设计FIR数字滤波器....…………………………….………………….….…..19
6.2.1 DSP Builder介绍……….………………………………….………………………........19
6.2.2  4阶FIR滤波器节的生成…………….…………………………….…………….......19
6.2.3 将4阶的FIR创建为一个子系统………………………….………………….…........22
6.2.4  4阶FIR滤波器VHDL的代码生成……….…………..…………….…………...........22
6.3 16阶FIR滤波器模型设计….………………………………….……………..……….........23
6.4  基于matlab的滤波器系数设计…………….…………………………….………...........23
6..5 生成本系统要的FIR模块图….…………………………….……………..………...........24
6.6  IP核介绍…………….…………………………….………………………………...........25
6.7 系统顶层文件的生成….………………...…………………….……………..……….........25
第七章 D/A转换部分………………………………………………………………...…..…............26
第八章 展望部分（用状态机控制FIFO循环输出）……………………………....…..…............27
8.1  想法提出及实现………….…………………………….………………………….............27
8.2 子程序波形图….………………...…………………….……………..………………..........28
第九章 结束语及谢辞……………………………....…..….....................................29
参考文献及附录表Ⅰ、Ⅱ……………………………………………………………………………30

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