FIR滤波器的FPGA实现方法

为了给实际应用中选择合适FIR滤波器的FPGA实现结构提供参考,首先从FIR数字滤波器的基本原理出发,分析了FIR滤波器的结构特点,然后分别介绍了基于FPGA的FIR滤波器的串行、并行、转置型、FFT型和分布式结构型的实现方法,对于各种实现的结构做了分析、比较以及优化处理,特别是对基于FFT的FIR滤波器与传统卷积结构进行了精确的数值计算比较,最后得出满足于低阶或高阶的各种FIR滤波器实现结构的适用范围及其优缺点,并针对实际工程应用提出了下一步需解决的问题。     

基于FPGA的高速高阶FIR滤波器的频域改进方法

为了提高现场可编程门阵列(FPGA)设计的超高阶有限单位冲击响应(FIR)滤波器对数据进行实时处理,提出了一种改进的频域设计FIR滤波器方法。针对频域处理卷积运算时,由于补零耗时造成数据无法实时处理这一问题进行了改进。首先将长序列分成固定长度的子序列,将原来利用一个(快速傅里叶变换)FFT IP处理子序列的常规方案改为利用两个FFT IP进行运算,通过控制子序列输入两个FFT IP的时间差,便可以利用重叠相加法的原理,将子序列卷积之后的结果直接相加,便可得到卷积结果,从而达到信号实时处理的目的。实例仿真计算表明,提供的频域实现方法不仅能降低FPGA资源消耗,还能够消除现有技术中的补零延迟现象,提高了处理速度。     

基于FPGA和Matlab的FIR数字滤波器

为了满足信号处理快速和灵活的要求,基于FPGA实现的FIR滤波器有这两方面的优势,使用Matlab中的FDATool计算出滤波器系数并分析其幅频特性,利用FPGA分别设计实现串行结构、全并行结构以及基于IP核的FIR数字滤波器。利用Matlab软件进行FIR滤波器仿真,并与基于FPGA实现滤波器的Modelsim仿真输出数据进行比较,结果表明,设计的FIR滤波器功能正确、滤波性能良好。通过对不同结构滤波器的资源占用情况和数据处理速度进行分析,得出不同应用场合可选择不同的滤波器结构的结论。     

基于FPGA的高阶高速FIR滤波器设计与实现

提出了一种基于FPGA的高阶高速FIR滤波器的设计与实现方法。通过一个169阶的均方根升余弦滚降滤波器的设计,介绍了如何应用流水线技术来设计高阶高速FIR滤波器,并且对所设计的FIR滤波器性能、资源占用进行了分析。     

基于SRFFT算法的FIR数字滤波器设计及ADSP21160实现

基于分裂基FFT(SRFFT)算法设计FIR数字滤波器，首先将输入信号经A／D转换成数字序列，运用重叠相加法将数字序列分段成固定长度的数据组，然后采用SRFFT算法对固定长度的数据组将时域的卷积运算转换为频域的复乘运算，再利用分裂基IFFlT(SRIFFT)转换回时域，从而达到滤波的效果。基于SRFFT算法的FIR数字滤波器较其他FFT算法大量减少了复乘加运算量，提高了滤波效率。本文设计的滤波器是一个长度为400～500阶的可变FIR数字滤波器，输入信号为采样速率10MHz的复数据，根据系统处理要求，采用2片高速浮点芯片ADSP21160构成多处理器并行系统来实现高速FIR数字滤波器的设计。     

基于FPGA的高阶高速FIR滤波器设计与实现

提出了一种基于FPGA的高阶高速FIR滤波器的设计与实现方法.通过一个169阶的均方根升余弦滚降滤波器的设计,介绍了如何应用流水线技术来设计高阶高速FIR滤波器,并且对所设计的FIR滤波器性能、资源占用进行了分析.     

基于IP核FIR滤波器的设计与FPGA实现

介绍了一种基于Altera公司IP核进行FIR数字滤波器的参数设计及在FPGA中的快速实现方法。为了达到FIR滤波器的性能要求,介绍了Matlab和IP核中信道冲激响应的阶数和时域系数的设计方法。编程实现了时域卷积运算,并给出了冲激响应和输入数据比特量化的方法和结果。为验证FIR滤波器设计的正确性,分别给出了Matlab和Model Sim中FIR低通滤波器的仿真输入波形和滤波输出波形。仿真结果表明,设计的滤波器通带信号完整,阻带滤波性能良好,该方法具有较好地适用性。     

基于FPGA的高阶高速FIR滤波器设计与实现

提出了一种基于FPGA的高阶高速FIR滤波器的设计与实现方法。通过一个169阶的均方根升余弦滚降滤波器的设计，介绍了如何应用流水线技术来设计高阶高速FIR滤波器，并且对所设计的FIR滤波器性能、资源占用进行了分析。     

多相并行FIR滤波器的FPGA高速实现方法

L路多相并行FIR滤波器的工作速率是单路串行FIR滤波器的L倍,基于多项式分解的多相并行FIR滤波器实现结构简单、计算复杂度小、滤波运算延迟少;针对多相并行FIR滤波器,给出了基于多项式分解的多相并行FIR滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法。归纳、整理和推导了2路至8路基于多项式分解的多相并行滤波器优化实现结构,并针对FPGA实现的具体特点给出了多相并行滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法。通过测试分析可知,给出的基于多项式分解的多相并行FIR滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法能够在FPGA上高速实现多相并行FIR滤波器。     

一种高阶线性FIR滤波器设计

为了解决高阶线性FIR滤波器占用查找表资源过多的问题,提出了一种采用对称查找表的分布式结构。利用线性FIR滤波器系数对称的特点,设计了深度更小的对称查找表。采用时分复用技术和流水线技术,有效节约了查找表资源,提高了FIR滤波器的运行频率。在Xilinx XC5VLX110T FPGA芯片上,实现了1 023阶的基于对称查找表的FIR滤波器。结果表明,相比于分段查找表结构,对称查找表结构的FIR滤波器节约了48%的Block Rom资源,提升了15%的最高时钟频率。     

Hardware efficient fast parallel FIR filter structures based on iterated short convolution

This paper presents an iterated short convolution (ISC) algorithm, based on the mixed radix algorithm and fast convolution algorithm. This ISC-based linear convolution structure is transposed to obtain a new hardware efficient fast parallel finite-impulse response (FIR) filter structure, which saves a large amount of hardware cost, especially when the length of the FIR filter is large. For example, for a 576-tap filter, the proposed structure saves 17% to 42% of the multiplications, 17% to 44% of the delay elements, and 3% to 27% of the additions, of those of prior fast parallel structures, when the level of parallelism varies from 6 to 72. Their regular structures also facilitate automatic hardware implementation of parallel FIR filters.     

基于FPGA的FIR升余弦滚降滤波器设计与实现

为了降低FIR滤波器对FPGA资源的消耗,同时能够直接验证其滤波性能。文中采用乘法器和加法器共享以及MEALY型状态机的实现方法,以及卷积、插零等算法,来实现FIR升余弦滚降滤波设计,同时给出了在Quartus II环境下的时序仿真结果。实践表明,此方法可以节省大量的FPGA资源,仅仅需要100多个LE逻辑单元,就可以有效解决FIR数字滤波器算法在FPGA设计中资源紧张的问题。     

Convolution-Based Trigonometric Interpolation of Band-Limited Signals

This paper presents a method to obtain a trigonometric polynomial that accurately interpolates a given band-limited signal from a finite sequence of samples. The polynomial delivers accurate approximations in the range covered by the sequence, except for a short frame close to the range limits. Besides, its accuracy increases exponentially with the frame width. The method is based on using a band-limited window in order to reduce the truncation error of a convolution series. It is shown that the polynomial can be efficiently constructed and evaluated using algorithms designed for the discrete Fourier transform (DFT). Specifically, two basic procedures are presented, one based on the fast Fourier transform (FFT), and another based on a recursive update algorithm for the short-time FFT. The paper contains three applications. The first is a variable fractional delay (VFD) filter, which consists of a short-time FFT combined with the evaluation of a trigonometric polynomial. This filter has low complexity and can be implemented using CORDIC rotations. The second is the interpolation of nonuniform Fourier summations, where the proposed method eliminates the need to interpolate any kernel sample. Finally, the third can be viewed as a generalization of the FFT convolution algorithm and makes it possible to interpolate the output of an finite-impulse-response (FIR) filter efficiently.      

基于FPGA的FIR滤波器设计与仿真

FIR数字滤波器以其良好的线性相位特性被广泛使用,属于数字信号处理的基本模块之一.FPGA具有的灵活的可编程逻辑可以方便地实现高速数字信号处理.为了提高实时数字信号处理的速度,利用FPGA芯片内部的ROM实现一种查找表结构的FIR数字滤波器.并用MATLAB对实验结果进行仿真和分析,证明了设计的可行性.     

基于脉动阵列的FIR滤波器设计

为了提高FIR滤波器的运算速度,把脉动阵列的处理器结构和FIR滤波器相结合,设计了高效的FIR滤波器。该结构具有模块化、规则性和高度流水的特点。在FPGA上验证,实验结果表明,该设计达到了较高的运算速度,可以满足数字信号处理中高效、实时的要求。而且该结构易于扩展,可实现任意阶的FIR滤波器。     

一种基于迭代短卷积算法的低复杂度并行FIR滤波器结构

该文基于快速卷积算法,提出一种适用于线性相位FIR滤波器的并行结构。该结构采用快速卷积算法减少子滤波器个数,同时让尽可能多的子滤波器具有对称系数,然后利用系数对称的特性减少子滤波器模块中的乘法器数量。对于具有对称系数的FIR滤波器,提出的并行结构能够比已有的并行FIR结构节省大量的硬件资源,尤其当滤波器的抽头数较大时效果更明显。具体地,对一个4并行144抽头的FIR滤波器,提出的结构比改进的快速FIR算法(Fast FIR Algorithm, FFA)结构节省36个乘法器(14.3%),23个加法器(6.6%)和35个延时单元(11.0%)。     

FPGA实现FIR抽取滤波器的设计

采用基于分布式算法思想的方法来设计FIR滤波器,利用FDAtool设计系统参数,计算滤波器系数,同时为了要满足系统要求考虑系数的位数。根据FIR数字滤波器结构,对FIR数字滤波器的FPGA实现方法进行分析。     

基于FPGA的FIR滤波器的设计

随着系统实时性要求的提高,对FIR滤波器要求也越来越高。因此,提出了一种基于FPGA的高速FIR滤波器实现方案,并借助QuartusII软件和MATLAB软件对该方案进行了仿真验证。仿真结果表明：该方案设计的FIR滤波器具有运算速度快、实时性好和节省硬件资源的特点,有一定的工程实用性。     

基于FPGA的凝视红外图像预处理算法的硬件结构设计与实现

介绍了一种针对凝视红外图像预处理应用而设计的FPGA硬件算法结构,该结构充分发挥了FPGA高速、并行计算能力,能在信号读出过程中实时地完成红外图像非均匀性校正(基于定标)、盲元补偿、邻域处理(卷积滤波/中值滤波)以及直方图统计等功能.将该结构应用到凝视红外系统的前端,不需额外占用处理时间,为后端信息处理节约出时间,是一种高效、快速的预处理方案,并在实际的成像实验中得到了验证.