基于FDATool的FIR濾波器設計方法（二）

　　這一節主要講解一下轉置型FIR濾波器實現。

　　FIR濾波器的單位沖激響應h(n)可以表示為如下式：

　　對應轉置型結構的FIR濾波器，如圖1所示，抽頭系數與上一節中講解直接型FIR濾波器的實例相同，濾波器階數為10。

　　圖1

　　可以發現轉置型結構不對輸入數據寄存，而是對乘累加后的結果寄存，這樣關鍵路徑上只有1個乘法和1個加法操作，相比于直接型結構，延時縮短了不少。

　　綜合得到結果如下：

　　Number of Slice Registers： 1

　　Number of Slice LUTs： 18

　　Number of DSP48E1s： 11

　　Minimum period： 4.854ns{1} (Maximum frequency： 206.016MHz)

　　關鍵路徑延時報告如圖2所示，其中乘累加操作延時Tdspdck_A_PREG_MULT 2.655ns;另外還有一項net delay居然有1.231ns，如此大是因為fanout=11，仔細研究可以發現在h(n)表達式中x(n)與所有11個抽頭系數進行了乘法操作，因此fanout達到了11，這也是轉置型FIR濾波器的缺點：輸入數據的fanout過大。

　　圖2

　　線性相位：

　　與直接型結構相同，由FIR濾波器的線性相位特征，轉置型結構的FIR濾波器也可優化，如圖3所示為線性相位FIR濾波器轉置型結構，總共11個抽頭系數，其中5對系數兩兩相同，因此可以省去5個乘法器，采用6個DSP資源實現轉置型FIR濾波器。

　　圖3

　　流水線實現：

　　為了進一步縮短關鍵路徑的延時，將乘法器和加法器邏輯分割開，中間加入流水線級，結果如圖4所示，在線性相位結構的基礎上，加入一級寄存器，這樣最大限度上優化時序。

　　圖4

　　綜合得到結果如下：

　　Number of Slice Registers： 355

　　Number of Slice LUTs： 340

　　Number of DSP48E1s： 6

　　Minimum period： 3.861ns{1} (Maximum frequency： 259.000MHz)

　　如圖5所示為與圖2中相對應路徑的延時報告(圖2由ISE的Timing Analysis工具產生，圖5是由PlanAhead的Timing Analysis工具產生)，其中由于采用線性相位結構，輸入信號的fanout只有6，延時從原先的1.231ns減小到1.01ns;并且分隔乘法器和加法器邏輯之后，關鍵路徑上只有乘法器的延時：1.42ns。

　　圖5