基于CSD架构的FIR滤波器设计 - 免费论文，论文大全,个人简历,英语学习,教案在线,实用文档,演讲发言

第1章绪论
1.1本课题的目的和意义
Verilog HDL是数字系统设计中应用最广泛的语言之一，目前许多微电子、FPGA公司都采用该语言进行数字系统设计，因此掌握该硬件描述语言并学会用它设计数字系统是很有意义的。而滤波器是数字信号处理系统中最常用的器件之一，CSD架构的位串行FIR滤波器运算速度较快，滤波器面积相对较小，其应用也比较多，因此学会滤波器的硬件设计也是很有意义的。通过该设计可以掌握数字滤波器的MATLAB和Verilog HDL设计方法，能使用这两种工具对滤波器进行设计，了解数字滤波器的多种结构，并熟悉CSD架构。
1.2本课题在国内外的发展概况及存在问题
Verilog HDL和VHDL都是用于逻辑设计的硬件描述语言，并且都已成为IEEE标准。VHDL 其英文全名为Very high speed integrated Hardware Description Language，意为甚高速集成电路,故VHDL其准确的中文译名为甚高速集成电路的硬件描述语言。VHDL是在1987年成为IEEE标准，Verilog HDL则在1995年才正式成为IEEE标准。之所以VHDL比Verilog HDL早成为IEEE标准，这是因为VHDL是美国军方组织开发的，而Verilog HDL则是从一个普通的民间公司的私有财产转化而来，基于Verilog HDL的优越性，才成为的IEEE标准，因而有更强的生命力。
与VHDL相比，Verilog HDL最大优点是：它是一种非常容易掌握的硬件描述语言，只要求具有C语言的编程基础。而掌握VHDL设计技术就比较困难。需要有Ada编程基础。一般认为Verilog HDL在系统级抽象方面比VHDL略差一些，而在门级开关电路描述方面比VHDL强得多。在美国，高层次数字系统设计领域Verilog和VHDL的应用比率是80％和20％；日本和我国台湾省与美国相同；而在欧洲VHDL发展得比较好。在中国大陆，由于Verilog和VHDL的使用才开始两到三年，应用比率还没有具体统计。国内大多数集成电路设计公司都采用Verilog。Verilog是专门为复杂数字系统的设计仿真而开发的，本身就非常适合复杂数字逻辑电路和系统的仿真和综合。由于Verilog 在其门级描述的底层，也就是在晶体管开关的描述方面比VHDL有强得多的功能，所以即使是VHDL的设计环境，在底层实质上也是由Verilog HDL描述的器件库所支持的。
1.3本课题所做的工作
1、要研究基于CSD架构实现的FIR数字滤波器，首先要了解CSD架构，然后才能进行下步的设计。
2、对FIR数字滤波器的结构和设计方法要有一定的了解，会使用MATLAB仿真软件设计各种FIR滤波器，以便对设计结果进行仿真和比较。
3、设计数字系统有多种方法，可以采用传统的数字系统设计方法，也可以采用使用硬件描述语言的数字系统设计方法。传统的设计方法不适合大规模系统的设计，所以就采用硬件描述语言的数字系统设计方法。这就要求学会自顶向下的系统设计方法、硬件描述语言Verilog HDL、综合工具、仿真工具ModelSim等。
4、采用CSD算法实现FIR数字滤波器，对CSD算法要有深刻的理解，并用Verilog HDL语言进行编程。最后用ModelSim对程序进行仿真分析。
1.4本课题应解决的主要问题
本课题主要是用Verilog HDL硬件描述语言设计出一种基于CSD架构的低通FIR滤波器，在ModelSim上进行代码的编写与仿真，最后用MATLAB对所设计的滤波器进行时域和频谱分析，以使达到设计要求。

第2章 FIR滤波器的设计基础
2.1 FIR滤波器的基本原理
数字滤波器(DF)是个离散系统，它可以分为FIR滤波器和IIR滤波器两种。FIR滤波器最主要的特点是没有反馈回路，所以不存在不稳定的问题。它所处理的对象是用序列表示离散信号或数字信号。它的因果离散系统函数可表示成:
H(z)= =                              （2-1）
其常系数线性差分方程为:
y(n)=                      （2-2）
可以看出，数字滤波器是把输入和之前输出的序列经过一定的运算变换成输出的序列。大多数普通的数字滤波器都是LTI滤波器。对于FIR系统，其系统函数仅有零点(除Z=0的极点外)，它的结构通常有直接型、级联型、线性相位FIR系统、CSD结构等几种，下面分别加以讨论。
1.直接型
令h(n)表示滤波器的冲激响应，x(n)表示输入序列，y(n)表示输出序列，则
                    （2-3）
由此关系式可画出直接型的基本结构如图2-1所示[24]。

x(n)

h(0) h(1) h(2)                  h(N-2)  h(N-1)

y(n)
                          图2-1 FIR滤波器的直接型基本结构

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提供人：佚名
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