基于FPGA的FIR数字滤波器的开题报告.doc

北京科技大学远程与成人教育学院毕业设计开 题 报 告 毕业论文题目： 基于FPGA的FIR数字滤波器的设计与分析 学 校 名 称： 北京科技大学远程与成人教育学院 专 业 名 称： 通信工程 学 生 姓 名： 赵磊 学 习 中 心： 远程与成人教育学院(TY) 学 号： 20838712025 指 导 老 师： 王春明 日 期： 2011年12月20北京科技大学远程与成人教育学院 通信工程 专业毕业生开题报告学生姓名赵磊 指导老师王春明专 业通信工程 日 期11/12/20毕业设计题目基于FPGA的FIR数字滤波器的设计与分析指导老师意见1.文献综述现今，在数字信号处理和电子应用技术领域，滤波器作为一个不可缺少的组成部分，处在一个十分重要的地位，已经广泛应用于通信、语音、图像、自动控制、军事、航空、航天、医疗和家用电器等众多领域，并且日益显示出其巨大的应用价值。在经典滤波器采用的电路中，若要同时满足多个技术指标或达到较高的精度，往往设计复杂、结构庞大、元件数量多，并且还可能达不到要求。随着利用计算机技术解决滤波器设计的不断深入，派生出了一个新的分支，即数字滤波器，同模拟滤波器相比，它具有精度高、灵活性好、便于大规模集成等突出优点。近二十年来，FPGA技术的飞速发展为数字滤波器的设计和实现开辟了一条广阔的道路。随着可编程逻辑器件和FDA技术的发展，使用FPGA来实现FIR滤波器， 既具有实时性，又兼顾了一定的灵活性，越来越多的电子工程师采用FPGA器件来实现FIR 滤波器。本文对基于FPGA的FIR数字滤波器实现进行了研究。2.研究思路研究思路通过对目前数字滤波器的几种实现方法的简单分析，我认为基于FPGA的数字滤波器具有许多优点，考虑到信息技术的发展对于数字滤波器的要求越来越高，而目前滤波器的性能还不完善，于是选择了基于FPGA的数字滤波器作为主要研究内容。通常滤波器在进行数据处理时用到了卷积运算，在设计中 的解决这些乘法运算的思路是将它们转换成加减法，这是目前解决乘法运算的主流思想。设计初期在Matla下对滤波器原理进行证明，分析FIR数字滤波器由于系数取整和采样值取整所引起的误差，在设计后期对电路实行前仿真和后仿真，也对仿真结果进行分析。3.研究内容1) 方案：FIR滤波器的结构2) 电路设计：寄存器、加法器、乘法器。3) FIR滤波器整体电路4) 电路仿真：正弦波的设计、正弦波仿真。5) FPGA实现FIR滤波器：A/D转换电路、D/A转换电路。4.相关概念数字滤波器（Digital filter）是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。可认为是一个离散时间系统按预定的算法，将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置。FPGA（FieldProgrammable Gate Array） 即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领ASIC 域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FIR（Finite Impulse Response ）由线性系统理论可知，在某种适度条件下，输入到线性系统的一个冲击完全可以表征系统。当我们处理有限的离散数据时，线形系统的响应（包括对冲击的响应）也是有限的。若线性系统仅是一个空间滤波器，则通过简单地观察它对冲击的响应，我们就可以完全确定该滤波器。通过这种方式确定的滤波器称为有限冲击响应（FIR）滤波器。5.课题设计进度第05周第07周：毕设前期准备；第08周第10周：毕设指导课程聘请指导教师；第11周第12周：指导教师与学生见面，分配题目；第13周第14周：选题报告；第15周第18周：论文指导，撰写论文与设计书；寒 假第04周：论文进展检查；第05周第07周：完成毕业论文；第08周第10周：论文打印装订，论文答辩。 6.参考文献1邓重一，滤波技术的发展现状J.中国仪器仪表,2004:5-7 2赵雅兴，FPGA原理、设计与应用M,天津：天津大学出版社，1999 3刘凌，数字信号处理的FPGA实现，北京：清华大学出版社.2006 4Volnei A.Pedroni. VHDL 数字电路设计教程M，电子工业出版社，2009 5郑风涛，陈金佳，基于CPLD的数控正弦波的信号源的设计J，黎明职业大学学报， 2003，总38期 6李虎虎，罗丰，基于CSD算法的高阶FIR滤波器优化设计J，科学与技术。2006.12 第六期 7曾繁泰，陈美金，VHDL程序设计M,北京：清华大学出版社， 2000 8王金明，张雄伟.FIR滤波器的设计与实现J,电视技术，2003 9侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数学逻辑电路设计M.西安：西安电子科技大学 出版社，1999