FIR数字滤波器的设计与研究

采用FIR IP Core完成了FIR数字滤波器的设计,通过对资源利用率和不同阶数的带通滤波器的测试,分析了采样数据与阶数对FPGA生成FIR滤波器的性能的影响,实现了2000阶的FIR带通滤波器。通过实际输出的幅频特性曲线与设计的幅频特性曲线相比较,验证了生成的FIR带通滤波器的性能。     

基于FPGA的FIR滤波器的设计

在介绍有限脉冲响应(FIR)数字滤波器理论及常见实现方法的基础上,提出了一种基于FPGA的高效实现方案.该方案借助FPGA滤波器芯片和Quartus II软件、DSP Builder软件对该方案进行了仿真验证.仿真实验结果表明:此种FIR滤波器的实现方法运算速度快、实时性好,其性能优于传统的FIR滤波器设计方法.     

基于分布式算法的数字滤波器设计

本文对基于分布式算法的FIR数字滤波器设计进行了研究.在完成了以FPGA和单片机为核心的硬件设计的基础上,将分布式FIR算法应用于FIR滤波器设计,实现了16阶FIR滤波器的设计和凋试,并对算法进行优化使其能够设计更高阶次的滤波器.南于FIR滤波器所具有的种种优点,在实际电路巾被广泛运用.本文将分布式算法引入到滤波器设计中,实现r高阶滤波器的设计.实验结果表明,所设计的硬件具有程序下载方便、便于扩展、通用性强等特点;分布式算法极大地减少了对FPGA资源的占用、有效提高了FPGA内部资源的利用率;滤波器性能指标满足设计要求.     

基于FPGA的可调参数FIR滤波系统的设计

为了提高FIR数字滤波器的实时性和灵活性,设计了一个基于FPGA的可调参数FIR滤波系统.系统由计算机根据各种滤波器指标计算出滤波参数,通过USB2.0对FPGA芯片内部的FIR多阶滤波器进行参数配置,实现数字滤波器参数可调;配置后的FPGA滤波单元完成对A/D采集的信号进行滤波运算,滤波后的数据经过缓存后通过USB2.0总线传输至计算机进行显示、分析和储存等进一步处理.在系统中采用有限状态机时FPGA参数配置模式和滤波模式进行切换,保证了系统的有序运行.实验证明:该基于FPGA的可调参数FIR滤波系统参数配置方便,可以根据实际需要动态调整滤波参数,并且滤波效果良好,可有效滤除噪声信号.     

基于FPGA的高速FIR滤波器设计

FIR滤波器能够实现线性相位特性,可以做到无相位失真,而广泛应用于现代信号处理领域。运用FPGA可编程的特点,采用分布式算法,实现高速有限脉冲响应（FIR）滤波器。仿真结果和板级测试表明这种方法快速,消耗硬件资源少。     

用FPGA实现基于分布式算法的IIR数字滤波器

详细讨论利用FPGA实现分布式算法的IIR滤波器的设计过程，并且对设计中的关键技术——分布式算法进行详细描述。通过FPGA仿零点验证，证明了这一方法是可行和高效的，其实现的滤波器的性能优于用DSP和传统方法实现FIR滤波器。     

基于窗函数的FIR数字滤波器设计

本文简要地阐述了FIR数字滤波器的原理,但传统的实现方式设计复杂,结果又不直观,针对上述这个现象,介绍了一种基于窗函数的FIR数字滤波器的设计方法,并应用实验数据进行了仿真验证。通过仿真数据说明,本文提出的设计不仅使得结果直观,更加提高了滤波器的设计精度,具有广泛地应用优势。     

ADS环境下可综合FIR滤波器的设计与仿真

本文首先讨论了FIR滤波器的基本结构,使用MATLAB进行FIR滤波器的设计;其次,对乘法器的实现做了重点介绍,使用HDL语言完成FIR滤波器的实现;最后。以ADS软件为环境,建立了对HDL设计的仿真平台。对仿真平台的建立做了详细论述。并对仿真结果做出分析。得出一些有益的结论。     

高频信号扩展卡尔曼滤波器设计

为了实现永磁同步电动机转子位置估计试验的高频信号滤波,基于扩展卡尔曼滤波器原理,提出了一种改进的基于FPGA的信号提取方案,设计了高频信号扩展卡尔曼滤波器。该滤波器采用迭代算法提取转子位置信息,并对基频控制电流进行滤波处理,比传统IIR滤波器或FIR滤波器具有更快的滤波速度和更好的滤波性能。该滤波器简单易实现,消除了反馈回路中的低通滤波器。由于反馈回路中没有高频信号成分的干扰,控制器对高频位置估计的影响较小,所设计的位置估计器几乎不受控制器的影响,简化了位置估计器的设计。最后,仿真结果说明文中方法的可行性,并给出了一个基于EKF的低速无传感器试验。     

基于FPGA的PROFIBUS-DP从站IP软核的设计

介绍了一种基于FPGA内部软IP核实现通信中对现场总线PROFIBUS-DP从站设计方案.IP核的出现为单个FPGA上实现一个完整的系统(SoPC)的设计提供极大便利,利用IP核,设计者通过模块化设计,轻松快速地实现系统复杂的功能.采用了FPGA直接搭建IP核实现了以往的SPC3集成芯片的功能.通过软件仿真验证了该方案的正确性和可行性,提高了设计效率,极大地节约了硬件资源.     

基于ZYNQ的ICP-MS数据采集处理系统设计与实现

数据采集系统是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的重要组成部分。本研究针对ICP-MS需要同步采集脉冲和模拟信号,且信号信噪比低的问题,提出了一种基于ZYNQ芯片的数据采集处理解决方案。利用ZYNQ集处理器和可编程逻辑于一体的特性,在ARM端搭载了用于流程控制及以太网通讯的FreeRTOS实时操作系统,在FPGA端基于FIR compiler和MCDMA IP核实现了数据的采集、缓存、动态滤波及传输。脱机测试结果表明,脉冲计数误差率小于0.000 5%,模拟计数线性度高达0.999 98,数字滤波幅频特性曲线与理论基本一致。在本团队自行研制的ICP-MS仪器中,利用本系统测试标准调谐液TUNE D,数据采集满足仪器需求,配置64阶低通滤波后,模拟计数中¹¹⁵In谱峰信噪比提高了49.59%。该系统FPGA端各资源占用率均小于50%,片上总功耗仅为2.28 W,有利于推动质谱仪小型化、智能化发展。     

基于FPGA的内嵌滤波算法的高速PCI采集卡设计

针对现有采集卡在滤波处理方面的不足,对采集卡的原理设计、FPGA的开发及滤波算法的实现进行研究,设计出一种新型高速PCI采集卡,其关键技术是将上位机实现的数字滤波器移植到FPGA中,在FPGA内部集成16阶FIR数字滤波器,并将M4K存储块配置为两个双端口RAM,构成双缓冲区。经实验验证,该采集卡能在复杂的使用环境中保证信号的高速、高精度采集,已成功应用于某型飞机的平尾舵机综合测试系统中。     

基于FPGA的图像滤波算法实现

本文在研究图像中值滤波算法的基础上，设计了基于FPGA的图像中值滤波器，并以丝杠零件为例验证了该方法的可行性。     

应用有限冲击响应滤波器消除星敏感器星像噪声

从图像处理的角度研究了提高星像坐标定位精度的方法。分析了星像噪声产生的原因,对去噪声前的星像坐标进行了频谱特性分析,根据分析结果,提出了一种基于Parks-McClellan算法的滤波器最优设计方法来设计有限冲击响应滤波器(FIR滤波器)。分析了通过该FIR滤波器后星像坐标的功率谱曲线。结果显示,该FIR滤波器能很好地消除星像噪声。最后,采用某型号卫星星敏感器原理样机的地面观星数据进行实验验证,结果表明,星敏感器输出姿态精度由原来的21.921″提高到了7.823″。     

基于多级半带滤波器的超声相控阵聚焦延时

建立了基于多级半带滤波器的超声相控阵聚焦延时系统,以提高仪器延时精度。研究了聚焦延时原理与延时算法的实现。首先,采用内插滤波的方法,设计了半带滤波器作为内插滤波器;然后,对8倍内插结构进行了改进,通过多级半带内插滤波器合成技术,将合成后的滤波器分解为8个子滤波器进行同时滤波,使得内插与多相分解可同时进行。最后,通过对延时算法的仿真分析与现场可编程门阵列（FPGA）的实现,验证了此算法的可行性。实验结果表明：该系统在100 MHz采样率的条件下可实现1.25 ns延时精度,与同性能普通有限长单位冲激响应（FIR）内插滤波器相比,运算量最大可减少21.4%。此方案在运算量、计算速度、分辨率、性价比方面均具有较大优势,非常适合于实时性强、精度高的聚焦延时算法的实现。     

胚胎型在线自修复FIR滤波器研究

胚胎电子阵列是受多细胞生物体自修复机制启发,具有在线自修复能力的新型电路。在介绍胚胎电子阵列基本原理的基础上,根据FIR(finite impulse response)滤波器的结构特征,提出一种适用于FIR滤波器的胚胎电子阵列细胞结构,并基于该细胞结构设计了具有快速在线自修复能力的胚胎型FIR滤波器。最后通过实例验证了其滤波功能与在线自修复能力。     

Motor current signature analysis via four-channel FIR filter banks

Motor current signature analysis (MCSA) is capable of providing continuous monitoring of induction motors in a non-intrusive manner. Fourier based techniques have been used widely in processing of stator current but these techniques have a shortcoming in processing non-stationary signals such as the stator current. Recently, wavelet packet decomposition (WPD) has become popular in such applications since it gives better results in the case of non-stationary signals. The latter approach has much higher computational complexity limiting its use in motor diagnostics applications. In this study, the use of four-channel FIR filter banks is proposed to provide lower computational complexity. Four-channel filter banks employ higher level of parallel processing than currently used two-channel filter banks. FPGA implementation of the proposed algorithm would result in even further reduction in overall computation time.     

Linear Interpolation of machining tool-paths with robust vibration avoidance and contouring error control

This paper presents a reference trajectory (command) generation scheme to robustly avoid residual vibrations that occur due to rapid acceleration of machine axes in high-speed machining and positioning tasks. A robust Finite impulse response (FIR) filter is designed to generate reference motion commands for accurate real-time interpolation of linear toolpaths along point-to-point (P2P) and non-stop contouring trajectories. The designed FIR filter generates reference acceleration profiles with wide attenuation bands in the frequency spectrum to avoid unwanted vibrations. Design and tuning principles for the robust FIR filter are presented, and kinematics of the generated reference trajectories are analyzed. Contour errors that occur during rapid non-stop linear interpolation are estimated from the filter dynamics. A feedrate scheduling method is introduced to analytically confine those interpolation contour errors within user specified tolerances. Effectiveness of the proposed trajectory generation scheme is validated in actual machining tests, and it is benchmarked against the state-of-the-art technique. It is shown that developed FIR-based trajectory generator can robustly avoid unwanted inertial vibrations to produce smoother surfaces without elongating cycle times.