第 十五 讲DSP Builder设计实例(2)

1、 E D A 技 术 课 程 教 学,讲授：伍宗富,2020年8月4日星期二,湖南文理学院电气与信息工程学院,第 十五 讲 DSP Builder设计实例（2）,教学目的：使学生会用Quartus II和DSP Builder软件设计 DSP的常用应用模块。 教学重点：通过实例讲解DSP应用模块的开发方法。 教学难点：DSP应用模块的设计步骤。 教学方法：讲授法、计算机辅助法。 课时计划：2学时 使用教材： SOPC技术与应用江国强 编著北京：机械工业出版社 主要参考文献: 1 刘洪涛ARM嵌入式体系结构与接口技术M北京：人民邮电出版社 2 田耘等无线通信FPGA设计M北京：电子工业出版社 3

2、 孟宪元等FPGA嵌入式系统设计教程M北京：电子工业出版社 4 徐光辉等.基于FPGA的嵌入式开发与应用M.北京：电子工业出版社 5 沈文斌.嵌入式硬件系统设计与开发实例详解M.北京：电子工业出版社 6周立功等SOPC嵌入式系统基础教程M北京：北京航空航天大学出版社 7 王彦等.基于FPGA的工程设计与应用M.西安：西安电子工业出版社 8 周润景等基于QuartusII的FPGA/CPLD数字系统设计实例M北京：电子工业出版社 9 ,课题： DSP Builder设计实例（2）,三、课堂小结,四、作业,一、 FIR滤波器设计,二、 数字调制系统设计,信号滤波可以用滤波器改变信号的频率特性，让一

3、些信号频率通过，而阻塞另一些信号频率。数字滤波器是由一系列滤波器系数定义的方程，可采取数字滤波程序来实现。在硬件不修改的情况下，只要改变滤波器的系统表即可完成滤波器特性的修改。通过接收原始数据，输出滤波后的数据，其性能的变化只需改变数字滤波器的系数表。,有限冲激响应数字滤波器（FIR）具有精密的线性相位，同时又可以有任意的幅度特性。 数学上L阶的FIR滤波器系统差分方程为： x(n)是输入采样序列，h(n)是滤波器系数，L是滤波器的阶数，y(n)表示滤波器的输出序列。 系统的传递函数为：,一、FIR滤波器设计,1. FIR滤波器原理,一、FIR滤波器设计,直接I型FIR滤波器：可理解为一个分节

4、的延时线，把每一节的输出加权累加，可得到滤波器的输出。但滤波器的阶数越高，占用的运算时间就越多，因此在满足指标要求的情况下应尽量减少滤波器的阶数。,对于直接I型的FIR滤波器是可级联的，要滤波器系数 可变的情况下，可以预先设计好一个FIR滤波器节， 在实际应用中通过不断地调用FIR滤波器节，将其级 联起来，完成多阶FIR滤波器的设计。,一、FIR滤波器设计,2. 16阶FIR滤波器设计 设计一个16阶的低通FIR滤波器，对模拟信号的采样频率Fs为48KHz, 要求信号的截止频率为Fc=10.8KHz，输入序列为宽为9位（最高位为符号位）。,1）4阶FIR滤波器子系统设计,为了便于调用子系统模块

5、的更高级系统进行SignalCompile分析，必须对生成的子系统模块的“Mask type”进行设置。,使用“Mask Subsystem”中的“Documentation”设置“Mask type”为“SubSystem AlteraBlockSet”就可以利用SignalCompiler正确地生成VHDL代码。,一、FIR滤波器设计,2. 16阶FIR滤波器设计,2）直接I型16阶FIR数字滤波器设计,16个常数端口设置滤波器的系数，可根据具体要求进行计算而确定。,一、FIR滤波器设计,2. 16阶FIR滤波器设计,2）直接I型16阶FIR数字滤波器设计,使用MATLAB的滤波器设计工具

6、，获得滤波器系数。 （1）打开Matlab的FDATool “start”-“ToolBoxes” -“Filter Design”- FDATool,一、FIR滤波器设计,2）直接I型16阶FIR数字滤波器设计,使用MATLAB的滤波器设计工具，获得滤波器系数。 （2）选择Design Filter,一、FIR滤波器设计,2）直接I型16阶FIR数字滤波器设计,使用MATLAB的滤波器设计工具，获得滤波器系数。 （3）滤波器分析,一、FIR滤波器设计,2）直接I型16阶FIR数字滤波器设计,使用MATLAB的滤波器设计工具，获得滤波器系数。 （4）导出滤波器系数 （File- Export）

7、 注：在Matlab主窗口的命令窗口中键入变量名并乘量级数转换fir16_data*(28)会显示数据，如FIR滤波器模型使用还需转为整数round(fir16_data*(28)。,一、FIR滤波器设计,3）扫频模块设计（产生实验用输入信号）,仿真时将位值改小点，仿真后再改回来,一、FIR滤波器设计,4）FIR滤波器仿真,滤波器系数按要求改变，则滤波器性能发生变化。,一、FIR滤波器设计,5）Quartus工程实现,二、 数字调制系统设计,1. 基于DSP Builder的二进制数字调制系统,载波幅度值设置,f2载波频率值设置,f0载波频率值设置 （如基带频率数据 的倍数乘以1000）,C1、C2为00、01、 11时分别为2ASK、 2PSK、2FSK； 10无信号输出。,基带信号输入,二、 数字调制系统设计,2. 基于Quartus工程编译与仿真,2ASK,2PSK,2FSK,课堂小结,一、 FIR