幾種不同的FIR濾波器設(shè)計(jì)及對(duì)比

數(shù)字濾波器通常分成有限脈沖響應(yīng)（finite impulse response，也就是FIR）和無(wú)限脈沖響應(yīng)（infinite impulse response，也就是IIR）兩大類。FIR 濾波器相對(duì)于IIR濾波器而言，優(yōu)點(diǎn)是相位線性和性能穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，缺點(diǎn)是需要長(zhǎng)的沖擊響應(yīng)（即高階數(shù)）才能得到理想的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)難度較大。因此在FPGA 上實(shí)現(xiàn)高性能FIR 濾波器是很具有挑戰(zhàn)性的。下面我們用幾種不同的方法來(lái)完成FIR濾波器設(shè)計(jì)，并進(jìn)行比較。
FIR 濾波器的系數(shù)為{11，-69， -51， 61， 85， -72， -198， -37， 234，72，-631，-922，594，4185，8139，9871，8139，4185，594，-922，-631，72，234，-37，-198，-72，85，61，-51，-69，11}。兩路輸入，輸入信號(hào)位寬為7，輸出信號(hào)位寬為23。
設(shè)計(jì)輸入為VHDL 語(yǔ)言，輸入輸出信號(hào)聲明如下：
entity receive_low_pass_filter is
port (chip_input_i : in signed(6 downto 0);

chip_input_q : in signed(6 downto 0);
clk : in std_logic;
reset : in std_logic;
data_i_channel_output : out signed(22 downto 0);
data_q_channel_output : out signed(22 downto 0) );
end receive_low_pass_filter;
第一種方法：使用Altera 公司的QuartusII3.0 單獨(dú)完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，在Quartus 中新建一個(gè)項(xiàng)目（project），然后將VHDL 文件添加進(jìn)去，我們選
擇APEX 系列20K1000EBC652 芯片，執(zhí)行Start Compilation，得到時(shí)序分析報(bào)告，發(fā)現(xiàn)最大頻率為72.19MHz。
第二種方法：使用Precision RTL 綜合在不使用任何約束條件下對(duì)VHDL 文件進(jìn)行綜合，如圖2 所示。

圖 2 Precision RTL 綜合界面
用綜合得到的網(wǎng)表文件（EDIF 文件）代替Quartus 項(xiàng)目中的VHDL 文件，執(zhí)行Start Compilation，得到時(shí)序分析報(bào)告，發(fā)現(xiàn)最大頻率為95.2MHz。

B 時(shí)序仿真
圖4 仿真結(jié)果
以上實(shí)例充分驗(yàn)證了Precision RTL 綜合在FPGA 設(shè)計(jì)中的重要作用，它對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)水平的提高有很大幫助。