学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于分布式算法的FIR滤波器的实现与应用

作　者: 凌春丽
导　师: 刘云飞
学　校: 南京林业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: FIR滤波器分布式算法 “延时型” “改进型” 查找表
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 108次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

实时、高速、可靠是现代数字信号处理追求的目标。FIR数字滤波器以其严格的线性相位特性成为实现信号实时处理的关键部件。设计FIR滤波器最初采用卷积型、直接型结构，需要组合多个加法器、移位器和乘法器来实现。这种设计方法资源利用率不高，并且处理速度慢。为解决上述问题，相继提出了两种设计方案：简化加法器图算法(RAG)和分布式算法(DA)。而FPGA具有查找表结构，非常适合实现分布式算法。因此，开展基于分布式算法的FIR滤波器设计并应用FPGA实现其功能，具有良好的应用前景。本文研究了基于分布式算法的FIR滤波器的设计及实现，为了提高资源利用效率，对Meher等人提出的二维分布式有限长单位冲激响应(FIR)滤波器结构进行了改进，通过增加延时模块及应用二进制位权乘法(*2~n)替代移位相加结构来确保同步时钟下输出端的时序同步；以此为基础，提出了基于二维分布式算法的两种设计结构：“延时型”和“改进型”，并且应用FPGA实现这两种结构。根据“改进型”和“延时型”两种结构分别设计了3、7、15、31、63阶II型线性FIR滤波器，以比较这两种类型的性能。为验证“改进型”FIR滤波器的设计效果，应用Altera DE2开发板及其配套的A/D及D/A子板进行测试，结果显示：设计好的滤波器完全滤除了通带外信号，实现了带通滤波的目标。在以上基础上，继续探讨“改进型”FIR滤波器的实际应用效果。应用基于“改进型”结构的I型高通滤波器取代DE2开发板中语音芯片（WM8731）中的高通滤波器，以验证基于改进的分布式算法滤波器在实际应用中的可操作性。测试时，输入端信号为含有噪声的音频信号，经滤波后在输出端得到清晰的音频信号。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-11
  1.1 论文背景及意义  8-9
  1.2 FIR 滤波器实现方法的现状分析  9-10
  1.3 研究内容  10-11
第二章 FPGA 设计指导原则与技巧  11-14
  2.1 面积和速度的平衡与互换原则  11
  2.2 系统原则  11-12
  2.3 硬件原则  12
  2.4 同步设计原则  12
  2.5 串并转换  12
  2.6 流水线操作  12-13
  2.7 数据接口同步  13
  2.8 本章小结  13-14
第三章硬件开发平台  14-23
  3.1 DE2 开发板  14-18
    3.1.1 时钟输入  15
    3.1.2 扩展口  15-17
    3.1.3 音频编解码器芯片 WM8731  17-18
    3.1.4 JTAG 模式  18
  3.2 A/D 及 D/A 子板  18-22
  3.3 SIGNAL TAP 的使用  22
  3.4 本章小结  22-23
第四章 FIR 滤波器硬件实现原理  23-49
  4.1 分布式算法简介  23
  4.2 分布式算法公式推导  23-25
    4.2.1 简单 DA 算法的推导  23-24
    4.2.2 多维分布式算法推导  24-25
  4.3 实现分布式算法的结构  25-38
    4.3.1 改进的分布式算法结构  30-33
    4.3.2 DA 算法中查找表的设计  33-38
  4.4 DA 算法软件实现  38-43
    4.4.1 test 模块的设计  40-42
    4.4.2 SINADA 模块的设计  42-43
  4.5 DA 算法的性能分析  43-45
  4.6 硬件实现  45-48
  4.7 本章小结  48-49
第五章 FIR 滤波器在音频芯片中的应用  49-70
  5.1 WM8731 音频芯片  49-58
    5.1.1 语音输入端  52-53
    5.1.2 ADC 滤波器  53
    5.1.3 数字音频接口  53-56
    5.1.4 DAC 滤波器  56-57
    5.1.5 线性输出端  57-58
  5.2 语音应用的程序设计  58-64
    5.2.1 控制接口的设计  58-59
    5.2.2 数字音频接口的设计  59-64
  5.3 硬件实现  64-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章总结与展望  70-71
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-73
附录  73-74
攻读硕士期间发表的论文  74-75
摘要  75-77
Abstract  77-78

基于分布式算法的FIR滤波器的实现与应用

内容摘要

全文目录

相似论文