基于FPGA的FIR数字滤波器的研究

来源 :中南民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asdf1aasdf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
数字信号处理技术可以应用于许多领域,FIR数字滤波器在数字信号处理中起到很关键的作用,它主要由串行、并行、并行流水线及并行流水线DA算法结构实现。串行结构是由一个乘法单元和一个加法单元来完成数据处理,结构简单,但存在数据延迟和系统电路时钟工作频率偏低的缺点;并行结构是由多个乘法器和多个加法器来完成数据的快速处理,但硬件电路资源消耗多;并行流水线结构是在并行结构的基础上加入隔离寄存器,增加了硬件资源的消耗;DA算法结构是基于查表实现,其加法器硬件资源消耗相对较多。因此,为了解决硬件资源消耗与电路时钟工作频率的矛盾,在原有结构不变的基础上实现FIR数字滤波器,通过对它们的乘法单元和加法单元硬件电路进行优化改进,使得其硬件电路资源消耗更少,速度更快,系统电路时钟工作频率更高。FIR数字滤波器的实现原理是将输入信号与系统脉冲响应进行线性卷积。为了降低FIR数字滤波器的硬件消耗和提高系统电路时钟工作频率,在FPGA平台上实现了不同结构、不同算法的FIR数字滤波器硬件电路,并进行了有针对性的乘法单元和加法单元的改进。对串行、并行及并行流水线结构采用本文设计的修正Booth算法12x13位乘法器和超前进位加法器,在原有结构不变的基础上对其硬件资源消耗和工作频率进行优化;对并行流水线DA算法加法树结构的FIR数字滤波器采用超前进位加法器,进一步提高系统电路时钟工作频率。在FPGA平台得到了优化的FIR数字滤波器,其意义在于研究乘法器和加法器对系统硬件消耗和电路时钟工作频率的影响,并对不同结构的乘法器和加法器硬件电路如何优化提出指导性的建议。通过大量的实验数据,对改进结构进行硬件资源消耗和电路时钟工作频率影响做了深入细致的研究分析,发现对不同算法、不同结构的FIR数字滤波器,其改进方案各有特点。在串行结构基础上,应对乘法器的硬件电路改进,有利于减少硬件资源消耗和提高系统电路时钟工作频率;在并行结构的基础上,应对加法器改进,避免对乘法器改进,有利于提高系统电路时钟工作频率;在并行流水线结构基础上,应对加法器进行改进,有利于减少系统硬件资源消耗;在并行流水线DA算法结构的基础上,应对加法器进行改进,有利于提高系统电路时钟工作频率。综上所述本文重点通过采用改进12x13位乘法器和加法器硬件电路,对不同算法、不同结构的FIR数字滤波器进行了优化改进,使得改进后的FIR数字滤波器在硬件资源消耗上更少,系统电路时钟工作频率上更高。同时在实际应用中,利用上述结果能够帮助设计者在FIR数字滤波的设计中,对不同算法、不同结构进行快速选型,大大缩短设计周期,同时能够较好的优化电路。
其他文献
机械学科传统实验教学存在诸多不利,如学生多设备少、安全性不足、设备落后、设备损耗大、地点限制等,为了解决这些问题,采用Unity3D三维引擎作为开发工具,综合运用三维建模
随着我国常规油气资源可采储量的逐渐减少,致密低渗透油藏已经成为勘探、开发的重点。胜利油田致密低渗透油藏具有“埋藏深、跨度大、单层厚度薄、储层渗透率低、储量丰度低
<正>人类总是有兴趣希望知道自己的祖先从哪里来,但是在以前,没有能力用科学的方法探索自己祖先的来历,只能相信口口相传的传说。中国古代有女娲用黄土造人的传说,西方有上帝
文中主要对低碳经济发展中物流绿色发展趋势进行了研究,介绍了对低碳经济发展物流绿色发展评价,探讨了低碳经济发展中的不同问卷的调查结果,对物流绿色发展的认知、态度和行
决奈达隆是新抗心律失常药,为新型苯并呋喃衍生物,具有多通道阻滞的电生理特性。大规模Ⅲ期临床试验证实,决奈达隆能使心房颤动(Af)或心房扑动(AF)的复发时间延长、复发率降
<正>"和大人一起读"是部编小学语文教材中"语文园地"一个新设的学习栏目。这个栏目每次只安排一篇简短的文章,教学可以灵活设计和实施。正如温儒敏教授所言,它直面读书,主攻
肝细胞癌(HCC)是严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率呈逐年上升的趋势。寻找高效的肿瘤标志物是HCC早期诊断和改善预后的关键。经典的血清肿瘤标志物如甲胎蛋
建筑室外热环境的优劣对建筑的可持续发展至关重要,建筑室外热环境的规划设计和实施对建筑的人居舒适度具有重要作用。建筑室外热环境的优化不仅有利于降低建筑能耗,还有利于改善城市热岛效应,良好的室外热环境需要各种节能措施的保障和落实,而居住小区室外绿化的布置,一方面可对建筑的能耗和建筑的室内自然通风产生作用,另一方面利于建筑室外热环境的改善。通过阅读文献总结了建筑室外热环境的国内外评价标准及室外风速舒适性
特发性肥厚性硬脊膜炎(IHSP)是一种非常罕见的炎性疾病,这种疾病主要表现为脊髓的压迫症状,发病急,进展快,易误诊。现将在临床工作中遇到的一例病例,结合文献详细报道,以提高