前两种FIR滤波器通常用于串行输入数据的情况下。直接型由于对称结构,可以采用流水调度,所以工作频率很高,但是数据延迟比较大,40阶的滤波器可以达到20个时钟周期,控制比较复杂;倒置型结构的优点是没有数据延迟,控制简单,但是工作频率很低,与CPLD的乘加器性能有关;降抽样型FIR滤波器适用于输入数据是压缩数据的情况,即输入的数据由多个原始数据组成,可以避免数据拆包重组和滤波后的抽样,便于CPLD设计,最大的特点是可以在较低的时间频率下完成滤波抽样,不会造成数据的积累。从结构上分析,降抽样型FIR滤波器和直接型类似,也存在控制复杂的问题。 2.4 降抽样型FIR滤波器的仿真结果 设计中通过调用Altera Quartus II软件的MegaFunction中的乘加器实现了一个32阶降抽样FIR滤波器。通过仿真,该滤波器完成对输入的4096点数据流的滤波和1/4降抽样的实时处理,只需要1024个时钟周期,输出延迟10个时钟周期,处理速度大大高于通用DSP,仿真的最高工作频率fmax达到了132MHz。在系统实际测试中,CPLD的最高工作频率fmax超80MHz,数据吞吐量达到2560Mbit/s。 采用Stratix系列的EP1S25设计的高速数字信号预处理模块,在实验中,EP1S25承担了70%的运算量,使系统达到了实时数字信号处理的要求。实验同时证明,采用基于CPLD的FIR滤波器和高性能DSP+CPLD的混合结构,可以同时具有DSP软件算法编程方便和CPLD结构灵活配置、适合固定算法的特点,对不同的算法都有较强的适应能力。
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