基于FPGA的FIR滤波器的设计

论文编号:ZD678    论文字数:39019,页数:70

【摘要】本文主要是对FIR的基本原理进行概述。对直接型，级联型，第一类线性相位等结构图进行了分析。采用了窗函数法，小波分析法，频率采样法，切比雪夫法来设计FIR数字滤波器。 分析了FIR DF 的特点之后, 根据小波逼近方法利用多个小波函数来逼近理想滤波器的频率特性，很容易设计多通带的带通滤波器和多通带移相器。
     采用MATLAB软件对FIR数字滤波器进行了仿真。
       利用FPGA来实现FIR数字滤波器，对FIR数字滤波器的内部模块结构进行了仿真。通过硬件描述语言给出了利用FPGA器件进行数字系统设计的设计流程以及模块仿真。采用了TMS320C54芯片来实现，应用FIRS指令来进行编程。

【关键词】： 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

 目 录
【摘要】 I
【Abstract】 II
前   言 1
第1章 滤波器的基本概念 2
1.1滤波器的原理和分类 2
 1.1.1滤波器的实现步骤 2
 1.1.2采样定理 2
1.2滤波器的技术指标 3
1.3数字滤波器的系统特性 3
 1.3.1离散系统的实现 3
 1.3.2状态和张弛系统 5
 1.3.3因果性和可实现系统 5
 1.3.4稳定性 5
 1.3.5时不变性 5
 1.3.6线性和叠加性 6
1.4滤波器的分类 6
1.5数字滤波器设计的基本步骤 6
第2章 FIR数字滤波器的基本网络结构 8
2.1 FIR网络结构 8
 2.1.1直联型 8
 2.1.2 级联性与线性相位结构 8
 2.1.3 频率采样结构 9
2.2频率采样结构有两个突出优点 10
第3章 FIR数字滤波器的设计 11
3.1 FIR 滤波器设计 11
 3.1.1 FIR数字滤波器的简介 11
 3.1.2 FIR数字滤波器的传统设计方法 11
 3.1.3 线性相位FIR数字滤波器的条件和特点 11
 3.1.4 FIR数字滤波器设计原理分析 12
3.2采用窗函数方法设计线性相位FIR滤波器的方法 13
3.3 小波分析法 15
 3.3.1 的结构特征 16
 3.3.2 小波分析 16
 3.3.3 滤波器设计的小波方法 17
3.4 利用频率采样法设计FIR滤波器 18
 3.4.1 用频率采样法设计滤波器的线性相位条件 18
 3.4.2 逼近误差及改进措施 18
3.5 切比雪夫逼近法设计FIR滤波器 19
 3.5.1 切比雪夫法最佳一致逼近准则 19
 3.5.2 利用最佳一致逼近准则设计线性相位滤波器 20
第4章   MATLAB仿真 22
4.1 MATLAB的背景 22
4.2 MATLAB在FIR中的应用 22
4.3 FIR滤波器的MATLAB仿真实例 23
第5章 数字滤波器的实现 27
5.1数字滤波的实现方法 27
5.2 FIR数字滤波器的C54实现 28
 5.2.1　TMS320C5402 简介 28
 5.2.2 TMS320C5402 编程 28
 5.2.3　FIR 滤波器在TMS320C5402 中的实现 29
5.3 硬件描述语言（HDL） 31
 5.3.1 HDL设计方法 31
 5.3.2  VHDL语言 31
5.4 采用FPGA的实现 32
 5.4.1研究思路及方法 33
 5.4.2 FPGA的设计流程 35
 5.5 FIR滤波器的模块划分 36
 5.5.1输入模块 37
 5.5.2乘累加模块 37
 5.5.3锁存模块 38
 5.5.4控制模块 38
  5.6总结与展望  38
【致谢】 39
参考文献 40
附录1：电路仿真 41
附录2：执行程序 43
附录3：英文原文 46
中文翻译 57