基于FPGA的FIR数字滤波器的优化设计

提出采用正则有符号数字量（CSD）编码技术实现FIR滤波器。首先分析了FIR数字滤波器理论及常用设计方法的不足,然后介绍了二进制数的CSD编码技术及其特点,给出了其于CSD编码的定点常系数FIR滤波器设计过程,使用VHDI,语言实现了该常系数滤波器的行为描述。最后在Max＋PlusⅡ环境下进行实验仿真和验证,与DA和2C编码算法比较结果表明,用CSD编码技术实现的滤波器可以有效提高运算速度并降低FPGA芯片的面积占用。     

基于DA算法的FIR滤波器设计与实现

本文介绍了分布式算法(DA)在数字信号处理方面的应用原理,结合Altera公司的Cyclone系列芯片提出了实现FIR数字滤波器的硬件电路的方案,设计出一种16阶FIR低通数字滤波器,以及实现滤波器的VHDL语言,并进行了软件仿真.仿真结果表明此系统合理、可靠且满足设计要求.     

基于改进的DA算法实现高阶FIR滤波器

介绍了几种应用于高阶FIR滤波器的算法,着重介绍DA算法,该算法主要基于LUT形式,从根本上减少了乘法器资源的消耗,提高了系统的实时性。并以此为基础介绍了几种改进的算法,分别是基于LUT分解、基于OBC编码以及基于双向选择器的DA改进算法,这些算法都从不同程度上降低了资源的使用,提高了信号处理速度,降低了系统复杂性。最后,对FIR滤波器的改进算法进行了全面的分析比较和仿真,仿真结果均正确并且符合设计要求。     

基于FPGA高阶FIR滤波器的实现

从FIR数字滤波器的基本结构模型出发,分析了FIR滤波器的设计思路及具体实现方法,详细介绍了FIR滤波器的分布式算法（DA）结构。通过分析计算,得到普通DA结构实现高阶滤波器会消耗大量的查找表资源,这样的资源消耗甚至令硬件资源不可接受。针对普通DA的不足,提出了改进型DA结构。并利用FPGA仿真软件分别对64阶FIR带通滤波器的两种改进型DA结构进行仿真,结果表明改进型DA结构所消耗的资源大幅度降低。从而验证了改进型DA结构在降低运算资源和提高性能等方面的优越性。     

基于DA算法的高速FIR滤波器

FIR滤波器的DA算法与改进 1 FIR滤波器结构 一个直接N阶FIR滤波器的信号流程见图1A,其转置结构见图1B. 2 FIR滤波器的DA算法实现原理 下面介绍如何用查表方式实现乘法运算.     

基于DA算法的高速高阶FIR滤波器的FPGA实现

针对在数字信号处理中，以专用DSP芯片设计高阶有限长单位冲激响应（FIR）滤波器速度较慢的情况，提出了一种基于分布式算法（DA）和现场可编程门阵列（FPGA）实现高速高阶滤波器的新方法，并以一个16阶FIR滤波器在Xilinx公司的xc2v500芯片上实现为例说明了设计过程，仿真结果表明：电路工作正确可靠，满足设计要求。     

可编程FIR滤波器的FPGA实现

介绍了FIR滤波器的基本的线性相位结构及FIR滤波器的抽头系数SD算法编码。给定滤波器的数字指标,用MATLB设计抽头系数,最后用Verilog HDL语言实现了一个16阶的FIR低通滤波器并在QuartusⅡ上仿真,并对仿真结果与理论值进行比较,波形仿真结果和理论值相吻和,最后将编程数据文件下载到FPGA芯片上。对于不同性能的FIR滤波器,抽头系数是变化的,因此只要对本设计的抽头系数重新在线配置,就可以实现不同的FIR滤波器。     

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。     

基于FPGA设计的FIR滤波器的实现与对比

描述了基于FPGA的FIR滤波器设计。根据FIR的原理及严格线性相位滤波器具有偶对称的性质给出了FIR滤波器的4种结构,即直接乘加结构、乘法器复用结构、乘累加结构、DA算法。在本文中给出上述几种算法的结构框图,并通过FPGA编程实现上述几种算法,并给出所用的资源来比较各种算法的优劣。     

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.     

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。     

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。     

FPGA在数字滤波器设计中的应用

介绍了FIR数字滤波器的硬件实现技术,结合Altera公司的FLEX10K系列芯片提出了实现FIR数字滤波器的硬件电路的方案,设计出一种8阶FIR数字滤波器,并且推广到16阶及32阶,以及实现滤波器的AHDL语言。基于FPGA的电路系统设计及其仿真结果表明此系统合理、可靠且满足设计要求。     

RAPID PROTOTYPING - Area efficient FIR filters for high speed FPGA implementation

A new algorithm that synthesises multiplier blocks with low hardware requirement suitable for implementation as part of full-parallel finite impulse response (FIR) filters is presented. Although the techniques in use are applicable to implementation on application-specific integrated circuit (ASIC) and Structured ASIC technologies, analysis is performed using field programmable gate array (FPGA) hardware. Fully pipelined, full-parallel transposed-form FIR filters with multiplier block were generated using the new and previous algorithms, implemented on an FPGA target and the results compared. Previous research in this field has concentrated on minimising multiplier block adder cost but the results presented here demonstrate that this optimisation goal does not minimise FPGA hardware. Minimising multiplier block logic depth and pipeline registers is shown to have the greatest influence in reducing FPGA area cost. In addition to providing lower area solutions than existing algorithms, comparisons with equivalent filters generated using the distributed arithmetic technique demonstrate further area advantages of the new algorithm     

FPGA-based digit-serial CSD FIR filter for image signal format conversion

This paper proposes the FPGA implementation of the digit-serial Canonical Signed-Digit (CSD) coefficient FIR filters which can be used as format conversion filters in place of the ones employed for the MPEG2 TM 5 (test model 5). Canonical representation of a signed digit (CSD) is a method used to reduce cost by representing a signed number using the least amount of non-zero digits, thereby reducing the number of multiply operations. As Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) have grown in capacity, improved in performance, and decreased in cost, they are becoming a viable solution for performing computationally intensive tasks, with the ability to tackle applications formerly reserved for custom chips and programmable digital signal processing (DSP) devices. A digit-serial CSD FIR filter design is realized and practical design guidelines are provided using FPGAs. An analysis of the performance comparison of bit-serial, serial distributed arithmetic, and digit-serial CSD FIR filters on a Xilinx XC4000XL-series FPGA is described. The results show that the proposed digit-serial CSD FIR filter is compact and an efficient implementation of real-time DSP applications on FPGAs.     

基于FPGA的中频数字化接收机系统实现

介绍了一种基于附的中频数字化接收机的硬件设计，给出总体设计方案，主要部件及参数的设计方法，讨论了高阶腿滤波器在附中采用分布式算法实现。最后测试结果表明此系统合理可靠且满足设计要求。     

基于分布式算法的FIR滤波器设计及FPGA实现

本文对基于分布式算法的 FIR 滤波器的设计及 FPGA 实现进行了研究,提出了一种基于分布式算法的 FIR 滤波器设计方法,讨论了分布式算法的基本原理,给出了基于分布式算法的 FIR 滤波器设计及 FPGA 实现,并进行了仿真验证,结果符合设计预期。     

基于分布式算法FIR滤波器的设计与实现

提出了一种基于现场可编程逻辑器件(FPGA)的有限冲击响应(Finite Impusle Response, FIB)滤波器的设计新方法,该方法利用分布式算法来并行实现FIR数字滤波器硬件电路,并用VHDL编程。仿真实验结果表明,该方法能使设计简单、灵活,同时利用加法器代替乘法器不仅节约了硬件资源,而且提高了数字信号处理的速度。     

A Reconfigurable Mixed-Signal VLSI Implementation of Distributed Arithmetic Used for Finite-Impulse Response Filtering

A reconfigurable implementation of distributed arithmetic (DA) for post-processing applications is described. The input of DA is received in digital form and its analog coefficients are set by using the floating-gate voltage references. The effect of the offset and gain errors on DA computational accuracy is analyzed, and theoretical results for the limitations of this design strategy are presented. This architecture is fabricated in a 0.5-mum CMOS process, and configured as a 16-tap finite impulse response (FIR) filter to demonstrate the reconfigurability and computational efficiency. The measurement results for comb, low-pass, and bandpass filters at 32/50-kHz sampling frequencies are presented. This implementation occupies around 1.125 mm² of die area and consumes 16 mW of static power. The filter order can be increased at the cost of 0.011 mm² of die area and 0.02 mW of power per tap.