基于FPGA的IIR濾波器設計
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摘 要:
數(shù)字信號處理在科學和工程技術許多領域中得到廣泛的應用，與FIR數(shù)字濾波器相比，IIR數(shù)字濾波器可以用較低的階數(shù)獲得較高的選擇性，故本課題采用一種基于FPGA的IIR數(shù)字濾波器的設計方案,首先分析了IIR數(shù)字濾波器的原理及設計方法，然后通過MAX+PLUSⅡ的設計平臺，采用自頂向下的模塊化設計思想將整個IIR數(shù)字濾波器分為：時序控制、延時、補碼乘加和累加四個功能模塊。分別對各模塊采用VHDL進行描述后，進行了仿真和綜合。仿真結果表明，本課題所設計的IIR數(shù)字濾波器運算速度較快,系數(shù)改變靈活，有較好的參考價值。

關鍵詞：電子設計自動化，IIR數(shù)字濾波器，現(xiàn)場可編程門陣列，硬件描述語言

目 錄

序言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

第1章 IIR數(shù)字濾波器及其硬件實現(xiàn)方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1 IIR數(shù)字濾波器概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1.1 IIR數(shù)字濾波器的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1.2 IIR數(shù)字濾波器的基本結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.1.3 IIR數(shù)字濾波器的設計方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.2 IIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

第2章 EDA技術和可編程邏輯器件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.1 電子設計自動化EDA技術．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.2 可編程邏輯器件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.2.1 可編程邏輯器件簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.2.2 使用FPGA器件進行開發(fā)的優(yōu)點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.2.3 FPGA設計的開發(fā)流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.3 硬件描述語言VHDL及數(shù)字系統(tǒng)設計方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
2.3.1 硬件描述語言VHDL簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
2.3.2 利用VHDL設計數(shù)字系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

第3章 IIR數(shù)字濾波器的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1 IIR數(shù)字濾波器各模塊的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1.1 時序控制模塊的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1.2 延時模塊的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.1.3 補碼乘加模塊的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.1.4 累加模塊的設計與仿真結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.1.5 頂層模塊設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.2 IIR數(shù)字濾波器的仿真與結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.1 IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.2 IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)仿真與結果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.2.3 高階IIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

結束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
致 謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
附錄1 各模塊VHDL程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
附錄2 英文翻譯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29