FPGA课程设计报告--基于FPGA的FIR滤波器的设计

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1、目录目录 一 设计目的 . 2 二 设计要求 . 2 2.1、基本要求 . 2 2.2、提高部分 . 3 三 设计原理 . 3 3.1、线性 FIR 滤波器原理 . 3 3.2 设计分析. 5 3.3 实验结果分析验证提示 6 3.4 DDS 原理简介. 6 四 设计思路 7 4.1 基于 matlab 工具的滤波器系数计算 . 8 五 设计内容 . 10 5.1、寄存器模块 . 10 5.2 加法器模块 11 5.3 减法器模块 . 14 5.4 乘法器模块 . 16 六 结果分析 . 21 七 参考文献 23 八 心得体会 . 24 2 基于基于 FPGA 的的 FIR 滤波器的设计滤波器

2、的设计 一一 设计目的设计目的 为了帮助学生深入理解和消化基本理论、进一步提高综合应 用能力并且锻炼独立解决问题的能力， 我们将 数字信号处理 、集 成电路原理与应用和FPGA 系统设计与应用几门课程融合在一 起开设的 FPGA 综合实验课程设计。主要从以下两方面考虑： 1、设计内容突出 FPGA 及信号处理的理论和技术的综合应用。 如在数字滤波实验中，要求学生能够熟悉数字滤波器的基本原理， 并能运用 VHDL 语言实现数字滤波。并采用 MATLAB 软件实现的结果 与运用 VHDL 实现的仿真结果进行，来验证其正确性。最后通过实 验装置进行硬件实现，并对结果进行综合分析。 2、 如何将 数字

3、信号处理 、 集成电路原理与应用 和 FPGA 系统设计与应用三门课程有机的结合起来，设计一实际的系统。 由学生在所学知识的基础上，查阅相关资料，自主设计，通过实验 装置进行实现，并对结果进行综合分析，寻找最佳设计方案。 希望学生通过完成一个利用 FPGA 实现信号处理相关的课题的 理论设计、程序设计和实验调试任务，提高他们分析解决实际问题 的能力。本设计要求运用课程所学知识，进行算法实现、 Matlab 仿真，VHDL 程序设计，FPGA 开发平台上调试，加深对 FPGA 在信号 处理知识领域的理解与运用，培养对 FPGA 系统的开发技能。 二二 设计要求设计要求 2 2. .1 1、基本要

4、求、基本要求 利用所学知识，采用 VHDL 语言完成 FIR 滤波器的设计仿真。 要求用 VHDL 编程设计底层文件，顶层文件可任意（可用原理图方 式或文本方式） ；完成仿真文件（包括 MATLAB 和 QUARTUSII 两种仿 3 真）并对其结果比较。 具体设计指标如下： （1）采样频率 S F =80KHz ； （2）截止频率 KHzFC10 ； （3）输入序列为 10 位（最高位为符号位） ； （4）窗口类型为 kaiser 窗， =0.5 ； （5）滤波器长度为 16 ； （6）输出结果保留 10 位。 2.2.2 2、提高部分、提高部分 根据所学知识，设计出一个具有频率控制功能 DDS，要求输出频 率分别为 10KHz 和 100KHz，将输出的两路数字信号进行叠加，并通 过所设计的 FIR 滤波器进行滤波，将滤波输出的数字信号通过 D/A 转换电路输出波形，并用示波器观察输出波形，并完成测试结果分 析。结构框图如图 1 所示。 DDS模块输出 DDS模块输出 FIR滤波器D/A转换模块 输出 频率1 频率2 图 1 整体结构框图