毕业设计（论文）-有限冲激响应滤波器的设计.doc

1 绪论 1.1 课题背景及目的 在工程技术领域中几乎都会涉及到信号的处理问题，数字滤波器在通讯、 雷达、 声纳、 遥感、 图象处理和识别、 语言处理和识别 、地球物理资源考察、 人工智能 、核技术、 生物医学工程等许多领域得到越来越广泛的应用。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。 根据处理对象的不同，信号处理技术分为模拟信号处理系统和数字信号处理系统。数字信号处理与模拟信号处理相比有许多优点，如相对于温度和工艺的变化数字信号要比模拟信号更稳健，在数字表示中，精度可以通过改变信号的字长来更好地控制，所以数字信号处理技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰，而在模拟信号处理技术中信号和噪声同时被放大，不利于噪声和干扰的去除，数字信号还可以不带误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。目前，数字信号处理已经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统。 数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。数字滤波是通过采用数值运算的方法来达到滤波目的的，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份、消弱无用的干扰成份的目的。 数值运算可以通过计算机编写软件来实现， 可以通过普通的硬件组合来实现， 也可以用专用的DSP芯片来实现 还可以通过VHDL 等硬件描述语言的设计。 用FPEG来实现数字滤波器按单位脉冲响应长度来分， 可分为无限长单位脉冲响应 IIR滤波器和有限长单位脉冲响应FIR 滤波器。按频率响应来分可分为：低通、 高通 、带通 、带阻滤波器。 数字滤波器凭其特有的严格的线性相位和高稳定和高精度， 可用快速傅立叶变换FFT 和其它快速算法来实现及设计灵活和适应性强等优点，他与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出优点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统。目前，应用FPGA来实现FIR滤波器这一新的FIR解决方案目前正处于研究探索阶段，随着大规模集成电路技术和 EDA 技术的发展 FPGA/CPLD 已被广泛应用于实现全硬件的数字信号处理器或相应的电路模块， 相对于传统的专用 DSP 器件， 无论在技术性能设计成本、上市速度还是应用领域方面。 基于 FPGA 的数字信号处理器表现出了难以逾越的良好性能和更加广阔的市场前景,它能有效克服传统DSP技术的诸多技术瓶颈，在许多方面显现出突出的优势，如高速与实时性，高可靠性，自主知识产权化，系统的重配置与硬件可重构性，单片DPS系统的可实现性以及开发技术的标准化和高效率等。在数字信号处理领域，具有领先和实际意义，本课题将通过实验用分布式算法来设计FIR滤波器的设计并对所设计的系统进行仿真实现，验证结果。FIR滤波器在数字信号处理中有着广泛的应用，因此，研究FRI的FPGA解决方案体现电子系统的微型化和单片化，将数字信号处理和FPGA的结合，无论是在理论研究上还是在如通讯、高清晰度电视、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值的。 1.2 国内外研究的现状 数字信号处理器具有灵活性、高稳定性、可靠性、集成度高等优点，促使研究人员不断对它进行研究和开发。但数字信号处理目前仍存在的缺点是:在一些重要研究领域，数字信号处理的速度还达不到实时处理的要求，例如超高频A/D转换器。数字信号处理可以采用两种方法实现:软件实现和硬件实现。软件实现是在通用计算机上执行数字信号处理程序。这种方法灵活，但实现方法较慢，一般不能实时处理，主要用于教学和科研。国内外的研究机构、公已经推出了不同语言的信号处理软件包。硬件主要采用MCU(单片机)、DPS(数字信号处理器)和集成电路来实现。其中，单片机速度较慢，集成电路虽然性能良好，但通常门限定的某一或某几个特定功能而设计，灵活性差，软件编程的通用数据处理芯片(如TMS320CXX)是目前应用一种方法。DSP处理器实质上是一种适用于数字信号处理的单片微处理主要特点是灵活性大，适应性强，具有可编程功能，且处理速度较高。近年来由于多媒体技术和无线通信的发展对DSP应用的要求不断地这些应用对信号处理要求高，需要采用处理速度高的硬件来实现DPS，随着CMOS工艺的线宽不断缩小，从研制高性能的DSP专用芯片处理器，直到近年来可以在单片上集成DSP的应用。但是，采用DSP处理器的解决方案日益面临着不断增加挑战，而自身的技术瓶颈(比如运行速度、吞吐量、总线结构的可变性、可重构配置性、硬件可升级性等等)致使这种解决方案在DPS的许多新领域中的道路越走越窄。 现场可