FIR數字濾波器軟IP的設計與實現

摘要：FIR（Finite Impulse Response，有限沖擊響應）濾波器是數字通信系統中常用的基本模塊之一，而用FPGA IP核實現FIR濾波器具有高集成度、高速度、高可靠性和高移植性的優點，該文描述了FIR數字濾波器軟IP的設計、實現的原理與方法，最后在ModelSim中以及Matlab進行了仿真與驗證。

關鍵詞：FIR；軟IP

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）20-4732-03

Design and Implementation of FIR Digital Filter Software IP

WU Chao

（Institute of computing technology， China Airlines， Xi'an 710119，China）

Abstract： The FIR （Finite Impulse Response， finite impulse response） filter is one of the basic module used in digital communication systems， and use of the FPGA IP nuclear FIR filter has advantages of high integration， high speed， high reliability and portability advantages， this paper describes the principle and method of design and implementation of FIR digital filter， soft IP， simulation and verification in ModelSim and Matlab.

Key words： FIR soft IP

FIR（Finite Impulse Response，有限沖擊響應）濾波器是數字通信系統中常用的基本模塊之一，在數字信號處理中占有非常重要的地位。采用FPGA IP核實現FIR濾波器具有高集成度、高速度、高可靠性和高移植性的優點，應用范圍廣泛。采用FPGA軟 IP核實現FIR濾波器的是目前信號處理系統和通信系統實現大規模數字邏輯設計集成化的必然趨勢。該文設計實現了FIR濾波器的軟IP。

1 FIR濾波器基本原理

FIR濾波器的運算即為輸入信號與濾波器系數進行卷積的過程，其表達式為：

[y[n]=m=0N-1h[m]x[n-m]]

FIR數字濾波器有直接型結構（如圖1所示）和轉置型結構（如圖2所示）等多種實現結構，該文采用轉置型結構實現FIR濾波器軟IP核。

從圖2所示，轉置型結構對于同一輸入x[n]實現了全并行操作，并且加法器和寄存器采用級聯方式，以時序邏輯完成了累加器的功能，具有天然的流水線結構。轉置型各級結構相同，在每一個階段均可讀取數據，方便擴展或截斷、實現任意階數的濾波器。這種結構理論上在高階數時不會出現速度瓶頸，但實際實現時工作頻率仍受其組合邏輯最長的一級乘累加運算所限。轉置型結構是一種性能優良、運用廣泛的FIR濾波器實現結構。……