用VHDL语言编程实现FIR滤波器.doc

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1、摘要本课题是基于VHDL的数字滤波器的设计与实现，要求完成数字滤波器的VHDL语言的模块描述，通过MAX+PLUSII进行各模块及顶层的仿真,并下载实现数字滤波器功能。本设计采用窗函数法实现线性FIR数字滤波器的设计，并以一个十六阶低通FIR数字滤波器的实现为例说明了设计过程。首先，根据FIR数字滤波器的基本原理设计出系统总体框图；其次，用窗函数法计算出特性参数；接着用VHDL语言编写各模块的程序并仿真；最后，按照系统总体框图连接各模块实现数字滤波器的功能。实现滤波器的关键——乘加运算，给出了将乘加运算转化为移位相加的算法，并采用了CSD码与并行加法结构来提高速度

2、。设计的电路通过软件进行了验证，结果表明：电路工作正确可靠，速度快，能满足设计要求。关键词：FIR滤波器，VHDL，窗函数，CSD码AbstractThissubjectisdesignandrealizationofdigitalfilterbasedonVHDL.ItrequirestocompletethedescriptionofdigitalfiltermodulewhichisbasedonVHDLlanguage,simulateeachmoduleandthetoplayerusingMAX+PLUSIIanddownloadtorealizefu

3、nctionofdigitalfilter.ThisdesignuseswindowfunctionmethodtorealizethedesignoflinearFIRdigitalfilterandillustratethedesignprocessaccordingtotherealizationofa16stepslowpassFIRdigitalfilter.Firstly,designthetotalsystemdiagramaccordingtothebasicprincipleofFIRdigitalfilter;Secondly,usewindo

4、wfunctionmethodtocalculatecharacteristicparameters;ThencompileandsimulatetheprogramofeachmoduleusingVHDLlanguage;Finally,connectthemodulesaccordingtothewholesystemdiagramtorealizefunctionofdigitalfilter.ThekeyofrealizingFIRfilter——multiplyandaddoperation,anoperationofchangingmultiplya

5、ndaddoperationtoshiftaddwillbegiven,besides,canonicsignaldigitalandparalleladdstructurewillbeadoptedtoincreasespeed.Thecircuitthatisdesignedisprovedthroughthesoftware.Theresultshowsthatthecircuitworkscorrectly,reliablyandquickly,meetingthedesigningrequirement.Keywords:FIRdigitalfilter

6、,VHDL,WindowFunction,CanonicSignalDigital(CSD)目录第一章绪论1一、课题的提出1二、国外的研究情况2第二章课题的初步设计4一、FIR滤波器的基本原理4（一）FIR滤波器的概述与结构4（二）FIR滤波器的线性相位条件5（三）FIR滤波器的幅度特性6（四）FIR滤波器的零点特性8二、窗函数设计法8三、系统框图13四、设计特点13第三章用VHDL语言编程实现FIR滤波器16一、参数设计16二、CSD码19（一）传统的CSD码介绍19（二）本设计中所使用的CSD码20三、设计框图21第四章程序实现及调试过程24一、MAX+PLU

7、SII软件介绍24二、VHDL语言介绍24三、VHDL的实现及各模块仿真结果25（一）VHDL的实现25（二）各模块仿真结果25第五章结果分析28第六章结论及改进32致谢33参考文献33附录35第一章绪论一、课题的提出(一)课题的任务及容本课题的任务是完成数字滤波器的VHDL语言的模块描述，并通过MAX+PLUSII进行各模块及顶层的仿真,并下载实现数字滤波器功能。主要容有：（1）完成基于VHDL的并行FIR数字滤波器的设计。（2）用MAX-PLUSII编程实现。（3）完成数字滤波器算法的仿真。(二)课题实现的可行性数字滤波器在需要进行数字信号处理的许多系统中起着

8、重要作用，