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关键词： 数字信号处理器   现场可编程逻辑器件   现场可编程门阵列   IIR滤波器   乘累加器   分布式算法   查找表  

摘要： 在现代电子系统中,诸如通讯、视频和图像处理等系统中都要求对信号处理要有实时性和灵活性,而现有的DSP处理器难以同时达到这两方面的要求。随着可编程逻辑器件和EDA技术的发展,FPGA在性能、成本、灵活性和功耗等方面的优势都突显出来,基于FPGA的信号处理器已广泛应用于各种信号处理领域。 本文完成了基于FPGA的IIR数字滤波器的设计与实现。文章首先从资源和速度方面讨论DSP基本算法中的加法器、乘法器、乘累加器,并且讨论了如何运用分布式算法来提高DSP算法中的核心MAC速度。然后结合IIR数字滤波器的基本结构,针对分布式算法中查找表规模过大的缺点,采用级联或并联结构,利用多块查找表使得硬件规模极大地减小,提出了并行和串行相结合的设计方案,并且实现了级联方式的10阶IIR低通滤波器,又在QuartusⅡ7.1软件平台上,采用Cyclone系列器件中的EP1C6Q240C8,对设计的滤波器进行了仿真验证,然后对Matlab理论值和仿真值进行了比较分析,验证了设计的IIR滤波器的正确性。最后,还制作了硬件电路,以不同频率的方波作为输入信号,测试滤波效果。 实验系统测试结果表明,本文所设计的滤波器硬件规模较小,是对DA设计方法的一种发展改进,改进后系统最高时钟频率达到了80MHz以上,体现了设计的实时性。同时,只要将查找表进行相应的改动,就能分别实现低通、高通、带通IIR滤波器,体现了设计的灵活性。

关键词： MATLAB   无限冲激响应   数字滤波器   数字信号处理  

摘要： 文章根据IIR数字滤波器的设计原理,简要介绍了MATLAB环境下IIR数字滤波器的设计方法和操作步骤,并以双线性变换法设计一个巴特沃斯IIR数字滤波器为例,详细介绍了用软件实现滤波器的设计过程,通过软件仿真验证了结果的正确性,具有较强的通用性。

关键词： 有限冲击响应   数字滤波器   MATLAB   语言   仿真设计  

摘要： 数字滤波技术是数字信号处理的一个重要组成部分。文中叙述了FIR数字滤波的三种设计方法,介绍了应用MATLAB仿真工具设计有限冲击响应(FIR)数字滤波器的流程,并给出了滤波器频率响应曲线的仿真结果。

关键词： FIR   遗传算法   FPGA   仿真  

摘要： 数字信号处理中,滤波器一直占有重要的地位,数字滤波器在语音、图像处理和谱分析等应用中经常使用,其优化设计一直受到广大研究者和工程人员的关注。遗传算法是一种模拟自然界生物进化的搜索算法,由于它简单易行,鲁棒性强,尤其是其不需要专门的领域知识而仅需适应度函数作为评价来指导搜索过程,因而在众多领域得到了实际应用。将遗传算法应用于滤波器设计,并基于FPGA实现优化数字滤波器是当前信号处理的研究热点之一。 本文首先介绍了遗传算法的基本原理,详细阐述了二进制遗传操作及实数遗传操作的具体方案。在此基础上针对FIR数字滤波器的优化设计特点,首次提出了应用变焦遗传算法优化设计FIR滤波器,并通过实例验证了变焦遗传算法较标准遗传算法具有收敛于最优解的概率较高、解的整体质量较好等优点。针对FIR滤波器优化设计,本文再次提出了应用改进的实数遗传算法设计方案,通过改进自适应变异算子,缩小算法的变异范围,增强算法的局部搜索能力,并以实例验证了优化效果。 本文最后基于FPGA对FIR数字滤波器进行了仿真设计,以VHDL语言和Megawizard相结合的方式,设计了一个24阶的低通FIR滤波器的实例,并与MATLAB计算结果进行了比较,验证了设计方案的正确性。

关键词： FIR数字滤波器   蚁群算法   优化准则   优化设计   参数配置  

摘要： FIR数字滤波器作为基本的数字信号处理功能单元,在数字信号处理等电子信息技术领域有着广泛的应用。当数字滤波器的系数使用浮点表示时,字长效应几乎可以被忽略;当数字滤波器进行高速硬件实现时,必须使用定点表示,此时字长效应就必须考虑。为了尽量减少字长效应对滤波器性能带来影响,需要针对滤波器系数进行优化设计。本论文将蚁群算法应用于线性相位FIR数字滤波器的优化设计,主要开展了以下工作: （1）首先阐明本论文研究的背景和意义;介绍FIR数字滤波器优化设计的研究现状。然后,简要讨论FIR数字滤波器优化设计准则与设计方法;并对蚁群算法的基本原理、数学模型及其应用情况等进行了综述。 （2）在对基本蚁群算法进行全面分析的基础上,将蚁群算法用于线性相位FIR数字滤波器的定点系数优化设计,并根据本问题的特点,对蚁群算法进行相应的改造:依据FIR数字滤波器不同系数可以相等的特点,取消原算法中的禁忌表;为了克服由此带来的影响,则设置蚂蚁数目等于需要优化设计的滤波器系数的个数;通过蚂蚁间的相互协作来完成系数的优化。论文详细阐明了运用蚁群算法进行FIR数字滤波器系数优化设计的实现步骤,且考虑了不同的优化准则;通过实例说明了设计的可行性;并通过与其他设计方法的全面比较,证明了本文方法的有效性。 （3）蚁群算法中的参数选取是影响算法性能和效率的关键因素。针对基于蚁群算法的FIR数字滤波器优化设计模型,分析各个参数的不同配置对算法性能的影响,推导出一些参数配置的基本公式,给出参数选取的指导性原则。仿真结果表明,这些参数配置原则对于提高FIR数字滤波器的优化设计性能比较有效,有利于蚁群算法在FIR数字滤波器优化设计中的应用。 本文的研究工作为线性相位FIR滤波器的设计与实现探索了新的途径和方法,具有一定的理论意义和工程应用价值。

关键词： 数字滤波器   DSP   FIR   MATLAB  

摘要： 21世纪是数字化的时代,随着信息处理技术的飞速发展,数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术,它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。相对于模拟滤波器,数字滤波器没有漂移,能够处理低频信号,频率响应特性可做成非常接近于理想的特性,且精度可以达到很高,容易集成等,这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。同时DSP(数字信号处理器)的出现和FPGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展,并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。 本课题主要应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器,并对所设计的滤波器进行仿真;应用DSP集成开发环境—CCS调试汇编程序,用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。具体工作包括:对FIR数字滤波器的基本理论进行了分析和探讨;采用MATLAB软件来学习数字滤波器的基本知识,计算数字滤波器的系数,研究算法的可行性,对FIR低通数字滤波器进行前期的设计和仿真;系统介绍了TI公司TMS320C54x系列数字信号处理器的硬件结构、性能特点和DSP的集成开发环境CCS;应用DSP集成开发环境—CCS调试汇编程序,用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。

关键词： FIR   滤波器   最小二乘法  

摘要： 本文主要介绍FIR滤波器的原理,在此基础上利用最小二乘法对FIR滤波器进行优化设计.同时在MATLAB平台下以生动界面、丰富内容、交互式人机对话对优化后FIR滤波器进行仿真,达到了预期理想滤波效果.

关键词： 信号处理   MATLAB   贝赛尔滤波器  

摘要： 传统的模拟滤波器的设计过程复杂,计算工作量大,滤波特性调整困难,影响了它的应用。该文介绍了一种利用MATLAB信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。利用MATLAB设计滤波器,可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数,直观简便,极大的减轻了工作量,有利于滤波器设计的最优化。

关键词： 窗函数   现场可编程逻辑器件   查表法   综合  

摘要： 本论文设计了一种基于FPGA的高速FIR数字滤波器,滤波器实现低通滤波,截止频率为1MHz,通带波纹小于1dB,阻带最大衰减为-40 dB,输入输出数据为8位二进制,采样频率为10MHz。 论文首先简要介绍了数字滤波器的基本原理和线性FIR数字滤波器的性质、结构,根据滤波器的性能要求选择窗函数、确定系数,在算法上为了满足数字滤波器的要求,对系数放大512倍并取整,并用Matlab对数字滤波器原理进行了证明。同时简述了EDA技术和FPGA设计流程。 其次,论文说明了FIR数字滤波器模块的划分,并用Verilog语言在Modelsim环境下进行了功能测试。对于数字滤波器系数中的-1,-2,4这些简单的系数乘法直接进行移位和取反,可以极大的节省资源和优化设计。而对普通系数乘法采用4-BAAT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速实现了乘积的运算;另外,在本设计进行部分积累加时,采用舍取冗余位,主要是根据设计时已对系数进行了放大,而输出时又要将结果相应的缩小,所以在累加时,提前对部分积缩小,从而减少了运算量,从时间和资源上都得到了优化。 论文的最后分别用Modelsim和QuartusⅡ进行了FIR数字滤波器的前仿真和后仿真,将仿真的结果和Matlab中原理验证时得到的理想值进行了比较,并对所产生的误差进行了分析。仿真结果表明:本16阶FIR数字滤波器设计能够实现截止频率为1MHz的低通滤波,并且工作频率可达150MHz以上。

关键词： FIR滤波器   综合EDA技术   Labview   HATLAB   QuartusⅡ   仿真  

摘要： 数字滤波是数字信号处理领域中的关键技术之一,FIR数字滤波器是实现数字滤波的主要途径。基于综合EDA技术,设计特定性能指标的FIR数字滤波器的整体电路,并基于QuartusⅡ等软件平台对设计结果进行了交互式的仿真验证。仿真结果表明,所设计的FIR数字滤波器达到了指标要求,这种基于综合EDA技术的设计方法也使得数字信号滤波系统的开发更为可靠、便捷。