FIR帶通濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)

3 在ModeISim中實(shí)現(xiàn)RTL級(jí)仿真
Simulink中僅實(shí)現(xiàn)了算法級(jí)的仿真，而ModelSim需要對(duì)生成的VHDL代碼進(jìn)行功能仿真即RTL級(jí)仿真。如圖4的波形。

圖4定性表述了6個(gè)信號(hào)波形。clock為時(shí)鐘周期，第二個(gè)信號(hào)是全局復(fù)位。重點(diǎn)觀察第三、六個(gè)信號(hào)，分別是輸入信號(hào)(加了數(shù)／模轉(zhuǎn)換的)的模擬顯示和經(jīng)濾波后輸出信號(hào)的模擬顯示。這和Simulink中仿真結(jié)果是一致的。第四個(gè)信號(hào)是濾波后(加數(shù)／模轉(zhuǎn)換)的信號(hào)，第五個(gè)是最后一個(gè)4階濾波子系統(tǒng)的輸出。同樣可設(shè)置ModelSim對(duì)應(yīng)的數(shù)字顯示，每個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為每個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)正弦信號(hào)的一個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算一次的值。

4 在QuartusⅡ中實(shí)現(xiàn)時(shí)序仿真
ModelSim中也僅實(shí)現(xiàn)RTL級(jí)仿真，并不能精確反應(yīng)電路的全部硬件特性。Altera提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種綜合適配流程，在此選用自動(dòng)流程在QuartusⅡ中進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。設(shè)定990 ns仿真結(jié)果如圖5所示與圖3ModelSim的數(shù)字顯示對(duì)應(yīng)信號(hào)和結(jié)果均是一致的，只是QuartusⅡ的時(shí)序仿真更為精確。

5 FPGA硬件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)仿真通過(guò)后，需轉(zhuǎn)到硬件上加以實(shí)現(xiàn)，這是整個(gè)DSP Builder設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的一步。QuartusⅡ仿真中生成了．sof編程文件，用于FPGA編程配置，完成了對(duì)開(kāi)發(fā)板StratixⅡEP2S180特定芯片的編譯和管腳的分配。將．sof文件下載到開(kāi)發(fā)板中，編程模式為USB Blaster相應(yīng)模式為JTAG，用示波器檢測(cè)D／A輸出，可觀察到實(shí)測(cè)的輸入／輸出波形與仿真結(jié)果均對(duì)應(yīng)一致。至此完成了該濾波器完整的FPGA開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證了該濾波器達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié) 語(yǔ)
這里介紹在Altera DSPBuilder。環(huán)境下基于模型化設(shè)計(jì)FIR數(shù)字帶通濾波器的方法，通過(guò)模塊化的方法實(shí)現(xiàn)了向VHDL硬件描述語(yǔ)言代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、RTL級(jí)功能仿真、綜合編譯適配和布局布線、時(shí)序?qū)崟r(shí)仿真直至對(duì)目標(biāo)器件的編程配置和硬件實(shí)現(xiàn)。驗(yàn)證了濾波器滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求。創(chuàng)新點(diǎn)在于便捷地設(shè)計(jì)模塊或修改基本參數(shù)，完成其他DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)。綜上采用DSP Builder作FPGA設(shè)計(jì)，可以更快速、可靠、有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。體現(xiàn)了FPGA技術(shù)的便捷和發(fā)展。