采用FPGA實現多種類型的數字信號處理濾波器

實際設計

上面的內容現已詳細說明了窗式正弦濾波器的情況、視窗應用的重要性以及如何生成不同拓撲的濾波器。不過在 FPGA 中實現濾波器之前，必須使用如 Octave、MATLAB或者 Excel等一種軟件工具生成一組濾波器系數。許多這些工具都可提供簡化的界面和選項，幫助用戶以最少的工作量完成濾波器設計，MATLAB 中的 FDA 工具就是最好的示例。

在為所需濾波器生成一組系數后，就可在 FPGA 中實現濾波器。無論決定采用的抽頭數量多寡，FIR 濾波器每一級的基本結構是不變的，總是由乘法器、存儲以及加法器構成。

現在在許多應用中都可看到數字濾波器的身影，而 FPGA 則可為使用它們的系統設計人員帶來顯著優勢。

大多數工程師青睞的、迄今為止最簡單的方法是使用賽靈思 COREGenerator? 工具的 FIR Compiler，其可為定制和生成高級濾波器提供多種選項。用戶可將生成的系數以 COE 文件形式導入 FIR Complier。該文件內含已經為基數賦值的各種濾波器系數。

Radix=10;

Coefdata =

-0.013987944,

-0.01735736,

-0.005971498,

0.012068368,

0.02190073,

將這些系數加載后，FIR Compiler將顯示與所提供系數相對應的該濾波器頻率響應，以及阻帶衰減與通帶紋波等基本性能特征。

在使用 FIR Compiler 工具完成濾波器定制后，只要用戶使用的是正確的仿真庫，CORE Generator 就可生成實現設計以及在實現之前的行為仿真過程中對其仿真所需的全部文件。

如果愿意，用戶還可以使用用戶自己生成的 HDL 實現該濾波器。這種方法一般只有在用戶最終實施目的是ASIC，只是將 FPGA 實施用作原型設計系統時使用。在這種情況下，第一步是量化濾波器系數，以便使用浮點結果的固定數字表示。由于濾波器系數可以為正，也可以為負，常見的做法是采用二的補碼格式表示這些系數。在完成系數的量化后，就可將其當作常數用于HDL 設計中。

現在在許多應用中都可看到數字濾波器的身影，而 FPGA 則可為需要使用它們的設計人員帶來顯著優勢。使用基本數學工具，結合 FPGA 內核生成工具或者直接使用 HDL，可便捷設計和實現窗式正弦濾波器。