基于DSPbuilder的FIR数字滤波器开题报告

1、C o m p a n yLOGO基于基于DSP Builder数字滤波器设计与实现数字滤波器设计与实现冯博 电子信息（1班） 学号 0905074039 CompanyLCompany Logo研究背景研究背景v物理世界中各种信号相互重叠，信号处理领域通常要从所需要的信号排除干扰信号，这就需要滤波。滤波是根据某一希望的指标对信号频谱进行修正、整形和处理的过程。滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器两种。与模拟滤波器相比，数字滤波器精度高，灵活性好，可靠性强，容易大规模集成，更适合应用于性能较高的信号处理系统中。 合肥 学院 电子系CompanyLCompany Logo数字滤波器的类型数字滤波器的

2、类型无限长冲激响应数字滤波器（InfiniteImpulseResponse Digital Filter, IIR 数字滤波器）数字滤波器有限长冲激响应数字滤波器（Finite Impulse Response Digital Filter, FIR 数字滤波器） 合肥 学院 电子系CompanyLCompany LogoFIR滤波器和滤波器和IIR滤波器的比较滤波器的比较v与 IIR 数字滤波器相比，FIR 数字滤波器最显著的优点就是可以在设计任意幅频特性的同时,保证严格的线性相位特性。线性相位对于语音信号处理、图像处理、数据传输、雷达接收等一些性能要求较高的系统是非常重要的，所以 FIR

3、 数字滤波器较 IIR 数字滤波器在现代信号处理领域获得了更广泛的应用。实际应用中的 FIR 数字滤波器几乎都是线性相位的，非线性相位的 FIR 数字滤波器一般可以用 IIR 数字滤波器来代替，因为达到同样的衰减特性，所需 FIR 数字滤波器的阶次高于 IIR 数字滤波器。 合肥 学院 电子系CompanyLCompany Logo用实现滤波器的优势用实现滤波器的优势vFPGA 器件结合了和的优点，具有很好的实时性、可靠性和灵活性，它支持片上编程，可以在不改变电路的情况下通过编程下载的方式改变电路功能，开发周期短，开发软件投入少，这些特点令 FPGA 对于科研和小批量生产成为首选。vFIR 数

4、字滤波器作为现代信号处理系统中的重要基础部件之一，。用FPGA是实现高速FIR 数字滤波器的首选器件。CompanyLCompany Logo使用使用DSP Builder设计滤波器的优势设计滤波器的优势v对DSP Builder 而言，顶层的开发工具是Matlab /Simulink ，整个开发流层几乎可以在同一环境中完成，真正实现了自顶向下的设计流程，包括DSP 系统的建模、系统级仿真、设计模型向VHDL 硬件描述语言代码的转换、RTL级功能仿真测试、编译适配和布局布线、时序实时仿真直至对DSP 目标器件的编程配置。整个设计流程一气呵成地将系统描述和硬件实现有机地融为一体, 充分显示了现代

5、电子设计自动化开发的在利用FPGA 进行数字滤波器的开发时，采用DSP Builder 作为设计工具能加快进度。CompanyLCompany Logo基本原理基本原理vFIR数字滤波器设计方法的基础就是要求所设计的滤波器频率响应逼近性能指标要求的频率响应,窗函数设计法是FIR数字滤波器设计方法之中最常用的设计方法之一。用窗函数设计 FIR 数字滤波器时，一般先要给出所要求的理想滤波器频率响应通过设计来逼近由于设计是在时域进行的，所以需通过傅里叶反变换导出即 () 是个无限长的序列。对 FIR 数字滤波器而言，其单位冲激响应 h ( n )是有限长的，所以要 逼近 ，可用一个有限长度的窗口函数

6、序列来截断，即 () ( n)即所谓的窗函数，它为有限长序列。 按照复卷积公式，在时域相乘，则频域上是周期卷积关系，即 ()因而逼近的好坏完全取决于窗函数的频率特性窗函数 ( n)的频率特性为： （） )(jdeH10)()(NnnjjenheH)(jdeH)(nhddeeHnhnjjdd)(21)()(nhd)(nh)(nhd)(n)()()(nhnnhddeWeHeHjjdj)()(21)()( 10)()(NnnjjenweW)(jdeH)(jeWCompanyLCompany Logo常用的窗函数常用的窗函数 CompanyLCompany Logo滤波器阶数的计算滤波器阶数的计算v通

7、带边界的归一化频率 () 阻带边界的归一化频率： ()过渡带宽： ()通过上表可以求出N ()sppFf2sssFf2ps窗函数过度带宽)/2/(NCompanyLCompany LogoFDA TOOL工具辅助设计工具辅助设计vFDA TOOL是交互式滤波器设计的分析工具，通过该工具提供的交互式环境，用户可以方便的进行滤波器的设计和分析。fdatool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器，包括fir和iir的各种设计方法。它操作简单，方便灵活。v将通带归一化频率阻带归一化频率滤波器阶数采样频率等输入FDA TOOL界面，求出滤波系数。CompanyLCompany Logo滤波器结构框图滤波器

8、结构框图CompanyLCompany Logo技术路线技术路线v 1.本文以设计一个音频的低通滤波器为例，首先要查找人耳听到的音频的范围确定我们所需要的指标用来限制设计范围。选用用FIR数字滤波器来实现这一低通音频滤波器。v 2.有了明确的指标后利用上文的公式（）（）（）（）计算出所需要的阶数。v 3.利用Matlab软件里带有的FDATool设计FIR滤波器，将指标输入FDATool设计设计页面找到最佳的设计方案，求出滤波系数。v 4.对原始的滤波系数取整得到。v 5.用Matlab中的DSPBuilder 按上文所示的原理搭建模型,模型如上文图1所示，反复试验模拟确定最为合适的系数。v

9、6.利用DSPBuilder生成VHDL语言，用QUAETUS2下载到FPGA芯片中完成硬件设计。CompanyLCompany Logo关键问题关键问题v1.滤波器阶数的确定，滤波器的阶数不是越高越好必需，在指标的要求下合理计算出所需要的阶数。v2.系数的确定，在FDATool中设计好滤波器后直接生成滤波系数但产生的滤波系数是小数需要四舍五入成为整数，而系数的不同会对滤波器的在整体效果产生比较明显的影响。CompanyLCompany Logo时间安排：时间安排：v1.第一阶段:开题3月29日v2.第二阶段:设计阶段(实验工作阶段)3月30日一4月25日（1）总体方案设计;（2）产品结构的设

10、计、仿真与优化;（3）中期检查;v3.第三阶段:撰写毕业设计论文与准备答辩4月26日一5月6日CompanyLCompany Logo参考文献参考文献v 1高西全，丁玉美，阔永红数字信号处理一原理、实现及应用电子工业出版社20068：1-4v 2赵文亮, 蒋冰. 基于FPGA 的高阶高速FIR 滤波器设计与实现J. 中国有线电视,2006,(3):329-334v 3徐志军。徐光晖cPU)11PGA的开发与应用北京：电子工业出版社2002v 4韩雁专用集成电路设计技术基础。成都：电子科技大学出版社。2000：3-7v 5潘松. SOPC技术实用教程M.北京：清华大学出版社，2005年3月v 6Altera Device Package Information