基于FPGA的FIR濾波器設計與仿真
加入技術交流群
5 仿真驗證
為了驗證設計的正確性，必須對設計進行全面充分的功能仿真和時序仿真，功能仿真一般用Mentor公司的Modelsim來進行，時序仿真使用QuartusII軟件。Altera公司提供的QuartusII軟件除了具有強大的編譯綜合功能之外，還提供了一定的波形(時序)仿真功能。因其輸入和輸出都是以波形的形式給出的，雖然看起來如同邏輯分析儀的輸出形式，比較直觀，但是難以對隨機信號進行輸入；隨機信號的輸出也難以分析，這就給我們的驗證工作帶來了很大的障礙。下面我們利用MATLAB與QuartusII實現聯合仿真。
5．1 產生向量仿真文件
在MATLB中生成OuartusII仿真所需的輸入文件*．vec。QuartusII仿真文件有兩種格式，即*．vwf格式和*．vec格式。前者是在Quart-usII中通過波形編輯器生成的。當方針輸入數據復雜時，用波形輸入的方法難以勝任，特別是在數字信號處理領域，大多數仿真輸入數據要疊加噪聲，采用波形輸入方式是不現實的。后者是按一定格式要求的文本文件輸入方式，可以利用任何文本編輯器產生，只要符合對仿真文件的格式要求即可。
這里的仿真輸入數據是在兩個不同頻率上的正弦波，頻率分別為23Hz、58Hz。把這兩個信號疊加在一起作為輸入信號，用MATLAB軟件生成仿真所需的vec文件。FIR濾波器的截止頻率為40Hz。
在對仿真參數進行設置時，將仿真向量文件指向由MATLAB生成的文件，即可將MATLAB中生成的仿真信號導入之中進行仿真了。
5．2 驗證輸出結果
用QuartusII軟件中的選項將仿真向量文件指向由MTLAB生成的*．vec文件，進行仿真。
將仿真結束后生成的波形文件，另存為*．tbl格式文件，以數據文件輸入的方式將此*．tbl文件中的仿真輸出信號的數值導入至MATLAB中，并進行頻譜分析驗證FIR數字濾波器設計的正確與否，并分析其性能優劣。本文引用地址：http://www.104case.com/article/187517.htm
圖1是輸入信號的時域和頻域圖形，以及經過理想的低通濾波后得到的結果。低通濾波用MATLAB實現。可以看出經過濾波后，23Hz的頻率成分被保留下來，而58Hz的頻率成分被濾掉。圖2是同一輸入信號的時域和頻域圖形，以及經過FPGA實現的FIR數字濾波器低通濾波后的結果。
6 結束語
從這兩幅圖中，我們可以看到用FPGA實現的FIR濾波器，得到了和理論上濾波相似的結果，證明了設計的可行性及正確性。如果需要不同的濾波器，我們只要改變輸入到ROM中的初始化文件數據即可。
評論