基于FPGA分布式算法的濾波器設計
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2 分布式的濾波器的軟件實現(xiàn)
從式(5)和式(7)可以看出，利用分布式算法實現(xiàn)一個N項乘積和，關鍵是如何實現(xiàn)式(4)中乘積項及各乘積項之和。
在FPGA中可以預先設定一個N位輸入的查找表來實現(xiàn)部分乘積項，即預先設定N階濾波系統(tǒng)查找表，實現(xiàn)向量x(i)={x0(i)，x1(i)，x2(i)，…，xN-1(i))到p(i)的一個映射。由于查找表的地址空間與階數(shù)成指數(shù)關系(2N)，完全用查找表來實現(xiàn)部分乘積項需要容量很大的存儲器，這就需要占用巨大的資源，而且功耗增加、速度降低。因此為了減小設計規(guī)模，可以將一個大的查找表分為幾個較小的查找表來實現(xiàn)。例如，本系統(tǒng)采用的8階FIR濾波器，則用一個查找表來實現(xiàn)需要256(28)位地址空間的ROM，將8階FIR濾波器分成兩個4階FIR濾波器實現(xiàn)，只需要2個16(24)位地址空間的ROM，這樣大大地降低了設計規(guī)模和資源使用量。把輸入x(i)作為地址，分為高四位和低四位地址進行查找。表1給出了8階濾波系統(tǒng)的低四位地址x(i)與p(i)的映射關系。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191524.htm
本系統(tǒng)中濾波器系統(tǒng)函數(shù)采用Matlab中的fdatool工具，并根據(jù)設計要求采用了kaiser窗設計出濾波器的系統(tǒng)函數(shù)h(n)，其采樣頻率為500 kHz，通頻帶帶寬為100 Hz。設計的低通濾波器如圖1所示。若需實現(xiàn)高通或帶通濾波器，只需在設計時利用高通或帶通濾波器代替低通濾波器即可。
利用Verilog硬件描述語言設計本系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)主要分為以下4個部分。包括頂層文件、A／D采樣、算法實現(xiàn)和D／A轉換。系統(tǒng)總體結構如圖2所示。
由于FPGA頻率為100 MHz，采用的ADC0809轉換頻率必須小于1 MHz，所以在頂層文件對系統(tǒng)時鐘進行200分頻，提供外圍所需時鐘。然后對各模塊進行例化，使之成為完整的系統(tǒng)。
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