FIR數(shù)字濾波的FPGA實(shí)現(xiàn)

　　3.2.2將模型轉(zhuǎn)成VHDL文件

　　Simulink仿真完成后就可以在硬件上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，以獲得針對(duì)特定FPGA芯片的VHDL代碼。

　　用SignalCompiler對(duì)模型進(jìn)行分析，檢查其正確性。選擇對(duì)應(yīng)的器件系列并對(duì)SignalCompiler 進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，把MDL文件轉(zhuǎn)換成VHDL文件。

　　3.2.2 ModelSim功能仿真

　　Simulink算法級(jí)、系統(tǒng)級(jí)仿真后還要用ModelSim對(duì)生成的RTL級(jí)VHDL代碼進(jìn)行功能仿真。仿真波形見圖3。

圖3 ModelSim仿真波形

　　Fig.3 Simulation wave shape of ModelSim

　　3.2.3 QuartusII時(shí)序仿真

　　RTL級(jí)仿真完成后還要進(jìn)行門級(jí)時(shí)序仿真。SignalCompiler已將Matlab上的仿真信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎门cQuartusII 進(jìn)行時(shí)序仿真的激勵(lì)信息及相關(guān)的仿真文件，因此可以很容易地完成此項(xiàng)仿真任務(wù)[2]。

　　QuartusII仿真編譯結(jié)果 顯示了仿真編譯的各項(xiàng)參數(shù)，由圖4可得FPGA的器件型號(hào)、邏輯元件及引腳的使用數(shù)目和占用資源百分比等情況。

圖4 QuartusII仿真編譯結(jié)果

　　Fig.4 the Result of Compilation & Simulation

　　4 硬件實(shí)現(xiàn)

　　經(jīng)過Matlab、ModelSim、QuartusII聯(lián)合仿真驗(yàn)證后，最后把VHDL燒寫到基于Cyclone II EP2C35F672C6 FPGA 芯片的開發(fā)板中，完成FIR濾波器在FPGA上的硬件實(shí)現(xiàn)。

　　5 結(jié)論

　　本文通過利用DSP Builder設(shè)計(jì)建模電子模塊來代替編寫VHDL 程序，設(shè)計(jì)效率大為提高。然后通過Matlab的Simulink環(huán)境的圖形化仿真驗(yàn)證功能配合ModelSim RTL級(jí)仿真與QuartusII門級(jí)時(shí)序仿真功能對(duì)設(shè)計(jì)的程序功能進(jìn)行全面驗(yàn)證，確保功能正確。通過SignalCompiler轉(zhuǎn)換為VHDL語言實(shí)現(xiàn)，還可以在不同公司的FPGA器件之間移植，給設(shè)計(jì)帶來很大的靈活性。同時(shí)，參數(shù)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可根據(jù)情況調(diào)整設(shè)計(jì)規(guī)模在FPGA上實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波。

　　FIR濾波器以其優(yōu)越的性能在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域中占有很重要的地位。利用FPGA實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器，具有實(shí)時(shí)性、靈活性以及執(zhí)行速度快等特點(diǎn)，大大提高了濾波器設(shè)計(jì)、計(jì)算、調(diào)試的速度。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)，拋棄傳統(tǒng)的通用數(shù)字濾波集成電路，選用FPGA來實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波。用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波具有靈活性強(qiáng)、精度高、處理速度快、成本低等多種特點(diǎn)，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本，有一定的市場(chǎng)前景。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[3] (日)谷萩隆嗣．?dāng)?shù)字濾波器與信號(hào)處理[M]．北京：科學(xué)出版社，2003

　　[4] 趙文兵，楊建寧. FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)及其仿真研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005,21-7：108-109

 　　江蘇省科技攻關(guān)重大項(xiàng)目（工業(yè)部分），項(xiàng)目編號(hào)：BE2006090