基于FPGA可重构技术的FIR滤波器系统设计

发布时间：2017-10-27 04:02

  本文关键词：基于FPGA可重构技术的FIR滤波器系统设计

  更多相关文章： FPGA可重构技术 静态重构 滤波阶数可调 查找表算法

【摘要】：在现代生产测试和教学实验中,FIR数字滤波器被越来越广泛的使用。随着技术和性能的提升,用户不仅需要滤波器具有高速运算能力且截至频率和滤波类型都可调,还经常要求滤波器的滤波阶数也能够实现在线更改,但能够实现这一功能的FIR滤波器价格都较为昂贵。本文针对这一问题,设计了一种低成本的、滤波阶数能够在线更改的高速FIR数字滤波器。近年来,集成电路制造技术获得了快速发展,FPGA器件的集成度和运算速度不断提高,同时价格不断降低。FPGA器件支持在线可编程功能,具有系统扩展性强和移植性好等优点。基于FPGA的静态可重构技术是一种先进的、兼具高性能与灵活性的重构技术,具有运算速度快和开发周期短等优点。本设计以CPLD器件作为控制中心,将FPGA静态重构与CPLD器件结合起来,综合运用FIR数字滤波模块、程序存储器件和模数转换电路等完成了基于FPGA可重构技术的FIR滤波器系统设计。该设计采用了CPLD器件搭配FLASH器件的结构作为静态可重构方案完成滤波器阶数的改变,将滤波阶数的调节转换为FPGA器件中滤波模块的调节。本设计为滤波器带来了扩展设计的空间,通过改变FLASH器件中的滤波模块让本系统能够实现更宽频带的滤波。此外,本设计采用了成熟的查找表算法完成滤波模块设计,使系统的运算速度更快,也使系统硬件资源得到更充分的利用。仿真结果证明,该系统滤波阶数可以在2的2~6整数次幂内在线改变,也能够实现滤波类型和截至频率的调整。系统达到设计预期并工作稳定。
【关键词】：FPGA可重构技术 静态重构 滤波阶数可调 查找表算法
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN791;TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究目的及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文研究内容14-15
• 第2章 系统方案的确定15-22
• 2.1 系统总体方案设计15-17
• 2.1.1 FPGA可重构单元16
• 2.1.2 参数设置显示单元16-17
• 2.1.3 信号调理单元17
• 2.2 各单元芯片的选择17-21
• 2.2.1 CPLD器件的选择17-18
• 2.2.2 FPGA器件的选择18-20
• 2.2.3 A/D转换芯片的选择20
• 2.2.4 D/A转换芯片的选择20-21
• 2.2.5 FLASH器件的选择21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 可重构滤波器系统的硬件电路设计22-36
• 3.1 FPGA可重构单元的电路设计22-31
• 3.1.1 FPGA器件的电路设计22-25
• 3.1.2 串口芯片的电路设计25-26
• 3.1.3 存储器件的电路设计26-29
• 3.1.4 CPLD器件的电路设计29-31
• 3.2 信号调理单元的电路设计31-33
• 3.2.1 A/D转换电路设计31-32
• 3.2.2 D/A转换电路设计32-33
• 3.3 电源部分的电路设计33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 可重构滤波器系统软件设计36-50
• 4.1 系统模块总体设计36-37
• 4.2 配置控制模块的设计37-38
• 4.3 串口通信模块的设计38-42
• 4.3.1 波特率发生器的设计39-40
• 4.3.2 数据接收器的设计40-41
• 4.3.3 数据发送器的设计41-42
• 4.4 FLASH读写控制模块的设计42-44
• 4.4.1 FLASH擦除模块的设计43
• 4.4.2 FLASH写模块的设计43-44
• 4.4.3 FLASH读模块的设计44
• 4.4.4 FLASH控制模块的整体设计44
• 4.5 FIR滤波文件输入模块44-46
• 4.5.1 移位模块的设计45
• 4.5.2 查表模块的设计45-46
• 4.6 FIR滤波文件乘模块46-48
• 4.6.1 加模块的设计47
• 4.6.2 反相器模块的设计47-48
• 4.7 FIR滤波文件控制模块和输出模块48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第5章 系统仿真测试50-60
• 5.1 模块的仿真测试50-53
• 5.1.1 配置控制模块的仿真测试50-51
• 5.1.2 FLASH擦除模块的仿真测试51-52
• 5.1.3 FLASH读模块的仿真测试52-53
• 5.2 系统的仿真测试53-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66

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本文编号：1101803