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基于FPGA的16阶FIR滤波器的设计与实现

摘　要:分析F IR 滤波器的结构特点和基本原理,提出FPGA 实现数字信号处理的方案. 基于Matlab用窗函数法对F IR滤波器进行了设计,确定了滤波器的系数,最后用VHDL语言实现了16阶常系数F IR滤波器,并用QuartusII软件对滤波器进行了逻辑仿真,结果符合设计预期.
　　 关键词: FPGA; F IR数字滤波器;Matlab;VHDL语言;Quartus II
　　
　　 数字滤波器是一种用来过渡时间离散信号的数字系统,通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的. 根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应( IIR)滤波器和有限冲激响应( F IR)滤波器. 与IIR滤波器相比, F IR的实现是非递归的,总是稳定的;更重要的是, F IR滤波器是线性相位的,能保证信号在传输过程中不会产生失真[ 1 ] . 因此在高保真的信号处理领域,如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到了广泛应用. 然而,数字滤波器的应用场合大部分都要求实时处理,有时候还要进行复杂运算,在处理速度方面, FPGA表现出了明显的优势. 实践证明,用FPGA来实现32阶8位的F IR速度可达到100Mp s. 此外, FPGA开发周期短且编程灵活,易于反复擦写,算法实现
　　 不受DSP之类固件性能的限制.
　　 1　FIR数字滤波器结构与原理简介
　　 带有常系数的F IR滤波器是一种LTI数字滤波器[ 2 ] . 长度为N 的F IR输出对应于输入时间序列x [ n ]的关系由一种有限卷积数量形式给出,具体形式如下
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