分布式结构的FIR滤波器的FPGA实现

本文将EDA技术引入"数字信号处理"课程实验教学,采用FPGA实现了一款基于分布式算法的4阶FIR滤波器;利用FPGA的ROM宏模块构建查找表,实现了分布式算法;利用QUARTUSⅡ软件完成分布式滤波器电路设计以及波形仿真。与传统的调用QUARTUS II软件中的参数化FIR宏模块实现方式相比,采用分布式算法实现FIR滤波器,不仅能大大节省FPGA资源开销,提高运算速度,而且有利于提升学生应用FPGA进行硬件设计与开发的能力。     

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。     

基于位并行DA结构的高速FIR滤波器

针对目前利用FPGA实现基于分布式算法(DA)FIR滤波器的不足,以及为了实现高速FIR滤波器,提出了一种位并行分布式算法结构的解决方案。采用位并行分布式算法和流水线式并行加法器树,在Xilinx Virtex5系列FPGA上实现了高速FIR滤波器。该滤波器工程经ISE 12.3综合、布局布线后,利用Modelsim SE 6.5和Matlab联合仿真。仿真结果表明,该设计可以提高滤波器处理速度,32阶的滤波器最高时钟频率可达到399.624 MHz。对滤波器进行进一步优化,节约了硬件资源占用。     

基于分布式算法的多项抽取滤波器设计

实现高阶FIR滤波器时,在降低FPGA硬件资源占用方面,分布式算法和多相分解技术应用广泛。详细介绍了分布式算法和多相分解技术的原理,并结合FPGA的特点提出了适用于高阶FIR滤波器的新算法,解决了分布式算法实现高阶FIR滤波器查找表过大的问题,提高了硬件资源的利用率。推导了基于分布式算法和多相分解技术的实现原理,通过ISE实现并验证了该算法的高效性。最后,给出了滤波器性能随滤波器系数量化位宽变化的关系。     

64阶FIR滤波器分布式算法优化及实现

讨论了基于FPGA分布式算法的64阶FIR滤波器设计原理,并详细研究了其改进方案,最后以"全并行分布式算法+查找表分割"方式完成了FIR滤波器的仿真设计。仿真结果表明上述方案能满足64阶FIR滤波器的设计要求。     

基于FPGA的高速FIR数字滤波器的设计

采用了分布式算法、Booth算法、Wallace树和超前进位加法器、进位选择加法器结构,以及流水线技术,基于FPGA进行了高速FIR数字滤波器的设计。以低通FIR数字滤波器为例,利用Matlab辅助滤波器设计并做了频谱特性的验证,在ISE软件上进行了功能仿真、时序仿真和综合,并给出了综合的电路框图、资源使用情况以及最高工作频率。通过运用多种优秀的快速算法及流水线技术,可以打破FPGA中缺乏实现乘累加运算有效结构的缺点,实现高速FIR数字滤波器的设计,使FPGA在数字信号处理方面有长足发展。     

基于CycloneⅢ构成的分布式FIR滤波器设计与实现

介绍了FIR（有限冲击响应）数字滤波器的原理、结构和设计方法,运用VerilogHDL语言,在CycloneⅢ芯片（EP3C25F324C8NES）上,实现16阶分布式算法的FIR数字滤波器电路的设计。分布式算法FIR数字滤波器是基于ROM查找表,能够极大地减少硬件电路规模,实现流水线处理,提高电路的执行速度。16阶分布式算法的FIR数字滤波器所占CycloneⅢ芯片的资源小于1％,这给在同一块CycloneⅢ芯片上,实现滤波器与其它FPGA设计的综合提供了宽广的发展空间。     

通信系统中FIR数字滤波器的设计研究

文中基于FPGA技术设计了一个16阶FIR数字低通滤波器。采用分布式算法作为滤波器的硬件实现算法。通过将FIR滤波器的乘加运算转化为查找表,极大提高了FIR滤波器的速度。在程序设计中采用了层次化、模块化的设计思想,将整个滤波器划分为多个功能模块。仿真结果表明：文中设计的滤波器硬件规模较小。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FIR滤波器,体现了设计的灵活性。     

一种基于LUT的改进FIR滤波器的设计

目前,在基于FPGA的滤波器设计中,仍然不能同时很好地减小面积消耗和传输延时.分布式算法(DA)由于具有节省硬件资源的优势而被广泛应用于FIR滤波器设计,但在某些系统的设计中,资源消耗和传输延迟仍然不能满足要求.针对分布式算法存在的问题,设计了一种基于LUT的改进FIR滤波器,在相同的滤波要求下,面积消耗和传输延迟更低.在QUARTUS Ⅱ上分别对DA算法实现的滤波器及改进LUT结构实现的滤波器进行综合仿真,结果表明,改进LUT结构实现的滤波器节省近15%的面积,而且具有更低的延时.     

分布式算法在FIR数字滤波器实现中的应用

文章提出了一种利用FPGA实现FIR数字滤波器的设计方案,在设计过程中应用了分布式算法(DA).FPGA有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源,特别适合于数字信号处理任务.分布式算法(DA)是一项重要的FPGA技术,它使得在FPGA中实现FIR滤波器的关键运算--乘加运算,转化为了查找表,大大提高了FIR滤波器的速度.文中给出了VHDL语言编写的程序和仿真波形.     

基于FPGA的FIR滤波器高效实现

本文针对在FPGA中实现FIR滤波器的关键--乘法运算的高效实现进行研究,首先给出了将乘法转化为查表的DA算法,然后简要介绍整数的CSD表示和我们根据FPGA实现要求改进的最优表示;接着,本文讨论了在离散系数空间得到FIR滤波器系数最优解的混合整数规划方法;最后采用这一方法设计了最优表示离散系数FIR滤波器,通过FPGA仿真验证这一方法是可行的和高效的.     

基于FPGA的动态分布式算法的研究与应用

为了提高FPGA对乘积和运算的处理速度和灵活性,在分布式运算法的基础上,采用动态查询表代替ROM,提出了一种占用硬件资源少、运算速度快、系数可在线编程的动态分布式乘积和运算算法。该算法不仅摆脱了固定数据总线宽度和运算顺序执行对数字信号处理速度的限制,同时为实现系数可编程FIR滤波器提供了有效的解决方案。     

一种基于FPGA的高速FIR滤波器的设计

为了实现对高速输入数据的滤波,根据FIR（有限冲激响应）数字滤波器并行设计思想,在脉动阵列FIR数字滤波器的基础上,经过认真设计,提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的高速FIR数字滤波器的设计方法。以一个16阶FIR数字滤波器的设计为例,在FPGA上用VHDL语言实现了这种设计方法。在Modelsim下仿真表明这一方法是可行的,可支持高达1GSPS（10亿次采样每秒）的输入数据．     

FIR filters with field-programmable gate arrays

Distributed arithmetic techniques are the key to efficient implementation of DSP algorithms in FPGAs. The distributed arithmetic process is briefly described. A representative DSP design application in the form of an 8 tap FIR filter is offered for the Xilinx XC3042 field programmable logic array (FPGA). The design is presented in sufficient detail—from filter specifications via filter design software through detailed logic of salient data and control functions to obtain a realistic placing and routing of configurable logic block (CLBs) and in/out block (IOBs) components for simulation verification and performance evaluation vis-a-vis commercially available dedicated 8 tap FIR filter chips.     

A New Low-Power Architecture Design for Distributed Arithmetic Unit in FIR Filter Implementation

In this article, an improved Distributed Arithmetic (DA) architecture is proposed, in which the high power consumed by adder units is relocated in the system to reduce the switching activity and total power needed. We used the concept of Time Domain Activity Duration Function (ADF) in architectural-level modification of target units at dynamic operating conditions. The proposed DA exploits the circuit activity, and the adder units are used in minimum states. The proposed DA is a run-time reconfigurable and lets system change the coefficients of FIR filter dynamically. The design was simulated, and the results were verified via two-phase power calculation method. The power calculations are based on forward synthesis invariant points and backward synthesis oriented activity approach. This method was applied to calculate the power and area of the proposed DA and other well-known counterparts in the literature. In the experimental results on 180 nm CMOS ASIC synthesis, the maximum clock of 100 MHz is achieved. In the 32-tap FIR filter implementation of our proposed DA and best known DA2 in serial DA structure, the switching power and internal power improvements are about 21 % and 10 %, respectively, in approximately equal speed and 5 % area increment.     

基于MATLAB与FPGA的FIR滤波器设计与仿真

数字滤波器是数字信号处理领域内的重要组成部分。FIR滤波器又以其严格的线性相位及稳定性高等特性被广泛应用。本文结合MATLAB工具软件介绍了FIR数字滤波器的设计方法,并在Xilinx的FPGA器件上完成设计实现。最后,使用MATLAB和ModelSim软件对数据进行了分析,证实了设计实现的正确性与可行性。     

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。