f.i.r.濾波器設(shè)計報告

1、一、設(shè)計指標(biāo)：設(shè)計一個 16 階低通線性相位 FIR 濾波器；要求采樣頻率 Fs 為 80KHz;截止頻率 Fc 為 10KHz;采用函數(shù)窗法設(shè)計，且窗口類型為 Kaiser,Beta 為 0.5;輸入序列位寬為 10 位的有符號數(shù)(最高位為符號位)； 輸出序列位寬為 10位的有符號數(shù)(最高位為符號位)。二、線性相位fir濾波器理論：有限長脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)只有零點，除原點外，沒有極點，因而FIR 濾波器總是穩(wěn)定的。 如果他的單位脈沖響應(yīng)是非因果的， 總能夠方便的通過適當(dāng)?shù)囊莆坏玫揭蚬膯挝幻}沖響應(yīng)，所以 FIR 濾波器不存在穩(wěn)定性和是否可實現(xiàn)的問題。它的另一個突出的優(yōu)點是在滿

2、足一定的對稱條件時，可以實現(xiàn)嚴(yán)格的線性相位。由于線性相位濾波器不會改變輸入信號的形狀，而只是在時域上使信號延時，因此線性相位特性在工程實際中具有非常重要的意義，如在數(shù)據(jù)通信、圖像處理等應(yīng)用領(lǐng)域，往往要求信號在傳輸和處理過程中不能有明顯的相位失真，因而線性相位 FIR 濾波器得到了廣泛的應(yīng)用。長度為 M 的因果有限沖激響應(yīng)濾波器由傳輸函數(shù) H(z)描述：M1H(z)=h(k)z”(1)k=0它是次數(shù)為 M-1 的 z-1的一個多項式。在時域中，上述有限沖激響應(yīng)濾波器的輸入輸出關(guān)系為：M4y(n)=h(k)x(n-k)(2)k=0其中 y(n)和 x(n)分別是輸出和輸入序列。有限沖激響應(yīng)濾波器的

3、一種直接型實現(xiàn)， 可由式(2)生成， M=5 的情況如圖 2-1(a)所示。其*$置，如圖 2-1(b)所示，是第二個直接型結(jié)構(gòu)。通常一個長度為 M 的有限沖激響應(yīng)濾波器由 M 個系數(shù)描述， 并且需要 M 個乘法器和(M-1)個雙輸入加法器來實現(xiàn)。長度為 M 的線性相位有限沖激響應(yīng)濾波器由對稱的沖激響應(yīng) h(n)=h(M-1-n)或反對稱的沖激響應(yīng) h(n)=-h(M-1-n)描述。利用線性相位有限沖激響應(yīng)濾波器的對稱(或反對稱)性質(zhì)，可以將傳輸函數(shù)的直接型實現(xiàn)所需的乘法器總量減少一半。例如，圖 2-2 顯示了一個具有對稱沖擊響應(yīng)的、長度為 7的有限沖激響應(yīng)傳輸函數(shù)的實現(xiàn)。三、設(shè)計思路:根據(jù)課

4、程上老師所講例題，首先使用 matlab 計算出符合設(shè)計要求的濾波器沖激響應(yīng)系數(shù)。后將整個電路規(guī)劃為語言編輯和原理圖編輯兩個單元，其中語言編輯部分負(fù)責(zé)編輯整個濾波器電路中所需用的單元器件，包括寄存器、加法器、減法器以及乘法器幾個單元器件；原理圖編輯部分完成單元器件的電氣連接工作。整個電路的原理圖設(shè)置方案如圖 3-1 所示：-1Z四、設(shè)計過程：（一）基于matlab工具的濾波器系數(shù)計算：在 matlab 命 令 編 輯 窗 口 輸 入 Fdatool 指 令 ， 敲 擊 回 車 可 以 打 開FilterDesign&AnalysisTool 窗口（如圖 4-1 所示），在該工具的幫助下

5、，我們可以完成f.i.r.濾波器系數(shù)的計算工作。Fdatool 界面總共分兩大部分，一部分是 designfilter,在界面的下半部分，用來設(shè)置濾波器的設(shè)計參數(shù)，另一部分則是特性區(qū)，在界面的上半部分，用來顯示濾波器的各種特性。designfilter 部分主要分為：ResponseType（響應(yīng)類型）選項，包括 Lowpass（低通）、Highpass（高通）、Bandpass（帶通）、Bandstop（帶阻）和特殊的濾波器。根據(jù)本次作業(yè)要求，在該選項中選擇 Lowpass 選項。DesignMethod（設(shè)計方法）選項，包括 IIR 濾波器的 Butterworth（巴特沃思）法、Cheb

6、yshevTypei（切比雪夫 i 型）法、ChebyshevTypeii（切比雪夫 ii 型）法、日 liptici-CurrentFlterinionr*ellonQrudure,Drect-FomFIROrder:50YesS4surce:DesignedStoreFiter.FinefManager.FilterOrderCSpedTyorder;后MirihiurniortterlOptionsDenselyFactor;|20_.FrequancySpBcrlicerbons-|HZFs:pEOOflFpsss|96O0-Fstop12000FileEditAnalysisTarg

7、etsviewWindowHelp口東“昌口陽J3HXOER國此需需噩扁。國國上?_FrterspecillCijrteHs.Mag.(dB)1MHz)_Design-MethodIH|Buttemorth?FIR|Equiripple-_MaiffudespBcrficsnons-.DesigriFilter|圖 4-1FilterDesign&AnalysisTool 窗口（橢圓濾波器）法等和 FIR 濾波器的 Equiripple 法、Least-squares（最小乘方）法、Window（窗函數(shù)）法等多種方法。結(jié)合本次作業(yè)要求，選擇 FIR 濾波器的窗函數(shù)法進(jìn)行設(shè)計。選定窗函數(shù)

8、法后，會在右側(cè)出現(xiàn) Options 區(qū)域，進(jìn)行窗函數(shù)法相關(guān)參量的設(shè)置，根據(jù)作業(yè)要求選擇 Kaiser 窗并設(shè)置 Beta 為：0.5。FilterOrder（濾波器階數(shù)）選項，定義濾波器的階數(shù)，包括 Specifyorder（指定階數(shù)）和 Minimumorder（最小階數(shù)）。在 Specifyorder 中填入所要設(shè)計的濾波器的階數(shù)（n 階濾波器， specifyorder=n-1） ,如果選擇 Minimumorder 則 matlab 根據(jù)所選擇的濾波器類型自動使用最小階數(shù)。本次作業(yè)要求設(shè)計 16 階濾波器，所以選定 Specifyorder 并填入 15。FrenquencySpecf

9、ications 選項，可以詳細(xì)定義頻帶的各參數(shù)，包括采樣頻率 Fs和頻帶的截止頻率。它的具體選項由 ResponseTyp 進(jìn)項和 DesignMetho 選項決定。我們要求的 Lowpass（低通）濾波器只需要定義 Fs、Fc。采用窗函數(shù)設(shè)計濾波器時，由于過渡帶是由窗函數(shù)的類型和階數(shù)所決定的，所以只需要定義通帶截止頻率，而不必定義阻帶參數(shù)。MagnitudeSpecifications 選項，可以定義幅值衰減的情況。采用窗函數(shù)設(shè)計時，通帶截止頻率處的幅值衰減固定為 6db,所以不必定義。本次作業(yè)中的參數(shù)設(shè)定結(jié)果如圖 4-2 所示。ResponseTypeH初pdssBsndpe&s

10、rBan同陰1riDrffersntifltorDe5igniMethod審IsutlerwoilhDesignFiller|Ready圖 4-2 濾波器參數(shù)設(shè)定結(jié)果參數(shù)設(shè)定完畢，單擊工具窗口下方的 DesignFilter 按鈕，開始進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計算。在計算結(jié)果中我們可以看到該濾波器的一些相關(guān)曲線，如幅頻響應(yīng)4-3）、相頻響應(yīng)（如圖 4-4）、沖激響應(yīng)（如圖 4-5）等以及具體的系數(shù)值（如圖 4-6)。lFilterOrder(*SpecifyordergMiniimm口rdsrOptions一ScalePassbandFrequencySpecilicotrons,hfagntudeSpe

11、cificcrtiom一Theflrttenuationatcxloflflrequeincieisisfixedst6dE(haiTtne曄汕日口口。日mjMagnitudeResponse(dB)SP)巖口藝CTEW圖 4-3 幅頻響應(yīng)篦電詈)VSEUD.10152a253035Frequency(kHz)圖 4-4 相頻響應(yīng)C.J20.0STimeCmseconds)圖 4-5 沖激響應(yīng)圖 4-6 所設(shè)計濾波器沖激系數(shù)計算的結(jié)果可通過 File 下拉菜單中的 Export 命令取出，點擊 Export 打開 Export對話框 （如圖 4-7） ,點擊 OK 按鈕可將濾波器系數(shù)數(shù)據(jù)存放到

12、當(dāng)前工作空問， 并以 Num命名。圖 4-7 沖激系數(shù)輸出對話框保存并關(guān)閉濾波器設(shè)計分析工具回到 matlab 主窗口，在命令編輯區(qū)輸入 Num可得到工具的計算結(jié)果（如圖 4-8）。NwhNum=ColuimE-1through8-0.0153HXQ432=0.0517-0.02650.0343口.11680.1956Q+2436Coluim?9through160.24360.19560.11680B0343-0.0265-0.0517-0.0432-0.0153圖 4-8 輸出在 matlab 的沖激系數(shù)對 FIR 濾波器的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，做整數(shù)化操作(如圖 4-9)?？傻玫綖V波器整數(shù)化的系

13、數(shù)為-31-88-106-547023940149949940123970-54-106-88-31round(Nuns3R3-31-83-106-547023940149949940123970-54-1D6-88-31|圖 4-9 整數(shù)化后的沖激系數(shù)（二）單元器件的語言編輯:1、寄存器模塊寄存器用于寄存一組二值代碼，只要求它們具有置 1、置 0 的功能即可。在本設(shè)計中用 D 觸發(fā)器組成寄存器，實現(xiàn)寄存功能。本設(shè)計中使用帶異步復(fù)位 rst程序代碼如下:仿真結(jié)果如圖 4-10 所示:端的 D 觸發(fā)器，當(dāng) rst=1 時，輸出信號q=0,當(dāng) rst=0 且上升沿脈沖到達(dá)時 q=d。LIBRARY

14、ieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYdff16ISPORT(rst,clk:INSTD_LOGIC;d:INSTD_LOGIC_VECTOR(9DOWNTO0);q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(9DOWNTO0);ENDdff16;ARCHITECTUREdff16OFdff16ISBEGINPROCESS(rst,clk)BEGINIF(rst=1)THENq0);ELSIF(clkEVENTANDclk=1)THENq=d;ENDIF;ENDPROCESS;ENDdff16;圖 4-10 寄存器仿真結(jié)果Value100.c口pi2OD.D

15、Xki400.0ni50D.Das800.(ni1.Dus1-h-1I100.0HEIQ立J二23rst-rLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLTLrLrLrLrLrLrMasterTimeBai:End:elk2000Sii國Q29.12ins70.80nsIntetvl:1DO.OnsTP而修酊：2、加法器模塊實現(xiàn)兩個有符號數(shù)的相加運算。即將輸入的兩數(shù)，在時鐘脈沖到來時相加運算，輸出結(jié)果。在本設(shè)計中共有 8 個兩個 10 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個 11 位有符號數(shù)的加法器、一個 18 位和 19 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 20 位有符號數(shù)的加法器、一個兩個 20位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個 21

16、位有符號數(shù)的加法器、一個兩個 19 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個 20 位有符號位數(shù)的加法器、一個 20 位和 21 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 22 位有符號數(shù)的加法器，以及一個 20 位和 22 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號數(shù)的加法器電路。其中一個 20 位和 22 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號數(shù)的加法器電路為最后一級，所以在加法器電路中在引入低位舍去功能只保留最終 10 位輸出，最終保留 10 位輸出采用了直接取輸出 23 位數(shù)的高十位的方法，因此在輸出中近似等仿真結(jié)果如圖 4-11 所示:18 位和 19 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 20 位有符號數(shù)的加法器設(shè)計:USEieee.std_logi

17、c_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;于除掉了 2A13 即 8192 以后的結(jié)果。10 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYsum101011ISPORT(a,b:INSIGNED(9DOWNTO0);clk:INSTD_LOGIC;s:OUTSIGNED(10DOWNTO0);ENDSUM101011;11 位有符號數(shù)的加法器設(shè)計：ARCHITECTUREsum101011OFsum101011ISBEGINPROCES

18、S(clk)BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENs39瞽4口叫T196T-BSTCI4工22日36T乂12Q34T乂7日5382乂3TH41-1如45乂-01950太25089口x734智9；_r_L_rL_rL_rL_r_L_r_Lr_L_rL_rL_r京-169鴕4,面2T3/1。麗2聚-13也斗果-您210551已於然84丸犬14湖5炳;圖 4-1218 位 19 位相加產(chǎn)生 20 位數(shù)仿真結(jié)果兩個 20 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個 21 位有符號數(shù)的加法器設(shè)計:ARCHITECTUREsum40149919OFsum40149919ISBEGINPROCESS(clk

19、)BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENs=(a(19)&a)+(b(19)&b);ENDIF;ENDPROCESS;ENDsum40149919;仿真結(jié)果如圖 4-13 所示:圖 4-13 兩 20 位相加產(chǎn)生 21 位數(shù)仿真結(jié)果兩個 19 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生一個 20 位有符號位數(shù)的加法器設(shè)計:USEieee.std_logic_arith.all;LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYsum7023918ISPORT(a:INSIGNED(17DOWNTO0);b:INSIGNED(18DOWNTO0

20、);clk:INSTD_LOGIC;s:OUTSIGNED(19DOWNTO0);ENDsum7023918;BEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENs=(a(17)&a(17)&a)+(b(18)&b);ENDIF;ENDPROCESS;ENDsum7023918;LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYsum40149919ISPORT(a:INSIGNED(19DOWNTO0);b:INSIGNED(19DO

21、WNTO0);clk:INSTD_LOGIC;s:OUTSIGNED(20DOWNTO0);ENDsum40149919;NameValue13.IE最口田aS刊LJ-21abSl*4ZclkSi壽43sSiENTITYsum181819IS?piSODpntns日DO.pntBOOpm13.15MJ(07893/45715：(gJ57l8/v15犬5191gLX皆04Ply47時的乂-如170戶用4星)三葩荻H124300X-3B1681X-640L4X1T(5-X5550/92627-565010087JO18(10-36359TCIQ34爛4龍96米一物/1理49E，R19BB5*11J

22、763蹴純加4PORT(a:INSIGNED(18DOWNTO0);b:INSIGNED(18DOWNTO0);clk:INSTD_LOGIC;s:OUTSIGNED(19DOWNTO0);ENDsum181819;PROCESS(clk)BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENs=(a(18)&a)+(b(18)&b);ENDIF;ENDPROCESS;ENDsum181819;口嗎0m4。/k 啊。n一呵口皿1小1315261出。戶6M4) )(宓0(。009至-1丘&76)能3兆戶1rB7胡乂-18非27)-能。(芝11134;(726養(yǎng)圻24”

23、2日)/8口2*必日1點15D61)(I71B況工-630國乂-省1團(tuán))fylCT附11如4m騙5#Z3B41B/44g723沿64543，一陰149木17365，-149157(I| iI*圖 4-14 兩 19 位相加產(chǎn)生 20 位數(shù)仿真結(jié)果20 位和 21 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 22 位有符號數(shù)的加法器:LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYsum192021ISPORT(a:INSIGNED(19DOWNTO0);b:INSIGNED(20DOWNTO0);clk:INSTD_LO

24、GIC;s:OUTSIGNED(21DOWNTO0);ENDsum192021;仿真結(jié)果如圖 4-15 所示:ARCHITECTUREsum192021OFsum192021ISBEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENs600pntBOO.pniIT15ns門。33如標(biāo)89015乂-45都酊乂-3/94以331109乂28311戶4M01乂269171561T2丫儂：fWIT胸丘故1北的瓦丁丘1加0電/福肝14口網(wǎng)岸M喈叉14525，洶儂經(jīng)1迎：rrLLrLrLrLrLLrLrLJ-圖 4-1520 位和 21 相加產(chǎn)生 22 位數(shù)仿真結(jié)果2

25、0 位和 22 位有符號數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號數(shù)的加法器電路設(shè)計 （最后一級帶舍位）：ENTITYsum192110ISPORT(a:INSIGNED(19DOWNTO0);b:INSIGNED(21DOWNTO0);ARCHITECTUREsum181819OFsum181819ISBEGIN仿真結(jié)果如圖 4-14 所示：NameValue13IE國&s磔!國bS721口clkS希41田工SINumeValue13.IE畬口國aS璉321Hbclk田ES-51,SSI143貴44LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_

26、logic_arith.all;clk:INSTD_LOGIC;s:OUTSIGNED(9DOWNTO0);ENDsum192110;ARCHITECTUREsum192110OFsum192110ISBEGINPROCESS(clk)VARIABLEc:SIGNED(22DOWNTO0);仿真結(jié)果如圖 4-16 所示：BEGINIF(clkEVENTANDclk=1)THENc:=(a(19)&a(19)&a(19)&a)+(b(21)&b);ENDIF;s0);BEGINPROCESS(Din1,Din2,clk)BEGINIFclkeventandclk=

27、1THENDout=s2-Din2-s1;ENDIF;ENDPROCESS;ENDsub318817;仿真結(jié)果如圖 4-17 所示：Value13.3PMa.pm4gpnM6m.pniElDO.pgL315niJ片口elk固DiniSDin2QDo-utSI_T_L_T_L_rL_r_LJ_L_T_L_T_L_r_L_r_L_*1s3rS-5?s孔電可x11器5乂的SS乂因就X史口1醴r3214TX噸弓花X714白X0);BEGINPROCESS(Din1,Din2,clk)BEGINIFclkeventandclk=1THENDoutipi200.p13.15nsJ乘 31 電路設(shè)計:LIB

28、RARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult31ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(15DOWNTO0);ENDmult31;ARCHITECTUREmult31OFmult31ISSIGNALs1:SIGNED(15DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(10DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(15DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3)BEG

29、INs1=Din&00000”;s2=Din;IF(Din(10)=0)THENs3=(0&s1(14downto0)-(00000&s2(10DOWNTO0);ELSEs3=(1&s1(14downto0)-(11111&s2(10DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s3)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDout=s3;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult31;仿真結(jié)果如圖 4-19 所示:ppt200.0m400,0M600IDTIE000.0hi13.15nstrL_r

30、Lx_rL_rn_L_rn_x_rL_r=(河X5gX3器初初-卻卻工2廠曳 r2356X1116X11935X2563T)0333乂1S569找開工-口花方一召4圖 4-19 乘 31 仿真結(jié)果乘 88 電路設(shè)計:LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult88ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(17DOWNTO0);ENDmult88;ARCHITECTUREmult88OFmult88ISSI

31、GNALs1:SIGNED(16DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(14DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(13DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(17DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3)BEGINs1=Din&000000”;s2=Din&0000;s3=Din&000;IF(Din(10)=0)THENs4=(0&s1(16downto0)+(000&s2(14DOWNTO0)+(0000&s3(13DOWNTO0);ELSEs4=(1&s1(16dow

32、nto0)+(111&s2(14DOWNTO0)+(1111&s3(13DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s4)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDout=s4;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult88;仿真結(jié)果如圖 4-20 所示:13.IELIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult106ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dou

33、t:OUTSIGNED(17DOWNTO0);ENDmult106;ARCHITECTUREmult106OFmult106ISSIGNALs1:SIGNED(16DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(15DOWNTO0);仿真結(jié)果如圖圖 4-20 乘 88 仿真結(jié)果SIGNALs3:SIGNED(13DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(11DOWNTO0);SIGNALs5:SIGNED(17DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3,s4)BEGINs1=Din&000000”;s2=Din&00000”;s3=Di

34、n&000;s4=Din&0;IF(Din(10)=0)THENs5=(0&s1(16downto0)+(00&s2(15DOWNTO0)+(0000&s3(13DOWNTO0)+(000000&s4(11DOWNTO0);ELSEs5=(1&s1(16downto0)+(11&s2(15DOWNTO0)+(1111&s3(13DOWNTO0)+(111111&s4(11DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s5)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDo

35、ut=s5;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult106;Dps200LOins400.0ns600.0HE800.0nsHIII13.15r-_r_L_rL_rL_TL_rL_rL_rL_rL_rL_r-(346口BIBX&3X-LI1X96XT43-3E3X49T4口；(EK3s6而XE52gB，13cl38125比-4EE4乘54電路設(shè)計:LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult54ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10

36、DOWNTO0);圖 4-21 乘 106 仿真結(jié)果Dout:OUTSIGNED(16DOWNTO0);ENDmult54;ARCHITECTUREmult54OFmult54ISNameIQ3p200.0nw400.pns600.( (0M800s0ns13.15nsLL-qi_ii-L_J_1_L_n_r-L_J_11_11-(tool、993X-TCTX58n(OT7X8X-儂X-20X4T6X儂；3白白口白白Xma*K-GT4弱，空04K辨貨6左前*TTG。，4.由88裁呢13.15國DinSK田lout5乘 106 電路設(shè)計:4-21 所小:N：dITitValue13.15clks

37、;即國Dins小13國DoutsSIGNALs1:SIGNED(16DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(13DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(11DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(16DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3)BEGINs1=Din&000000”;s2=Din&000;s3=Din&0;IF(Din(10)=0)THENs4=(0&s1(15downto0)-(00&s2(13DOWNTO0)-(0000&s3(11DOWNTO0);ELSE0)-(

38、11&s2(13DOWNTO0)-(1111&s3(11DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s4)BEGINIFclkEVENTAND仿真結(jié)果如圖 4-22 所示:3ft200.pm100.pM600.pnt13.15ns二_|1I1I1I1-81之XY91X嗎48乂S電T丈S161和6=再丫口IF蒿4&1-37314*T113Z出32圜飛用64/4g4日4長卷12LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult70IS

39、PORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(17DOWNTO0);ENDmult70;ARCHITECTUREmult70OFmult70ISSIGNALs1:SIGNED(16DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(12圖 4-22 乘 54 仿真結(jié)果DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(11DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(17DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3)BEGINs1=Din&000000;s2=Din&00;s

40、3=Din&0;IF(Din(10)=0)THENs4=(0&s1(16downto0)+(00000&s2(12DOWNTO0)+(000000&s3(11DOWNTO0);ELSEs4=(1&s1(16downto0)+(11111&s2(12DOWNTO0)+(111111&s3(11DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s4)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDout=s4;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult70;仿真結(jié)果如圖 4-23 所示:s4=(1

41、&s1(15downtoclk=1THENDout=s4;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult54;乘 70 電路設(shè)計:圖 4-23 乘 70 仿真結(jié)果乘 239 電路設(shè)計:LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult239ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(18DOWNTO0);ENDmult239;ARCHITECTUREmult239OFmult239ISSIGNALs1:

42、SIGNED(18DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(14DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(10DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(18DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3)BEGINs1=Din&00000000”;s2=Din&0000;s3=Din;IF(Din(10)=0)THENs4=(0&s1(17downto0)-(0000&s2(14DOWNTO0)-(00000000&s3(10DOWNTO0);ELSEs4=(1&s1(17downto0)-(1

43、111&s2(14DOWNTO0)-(11111111&s3(10DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s4)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDout=s4;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult239;仿真結(jié)果如圖 4-24 所示:Valuef)pt200.pnt400.pns600pHEBOO.pntNam=!L3.15ns:Lk金J._rn_r_i_r_L_r_LJ_L_r_L_rL_r_L_r_i_33DinTT6。X-6S1工6TEX749%血血即1X白05X457r乂T1S14E3:313國

44、Douts40-332401-155569161561米-即411I80226米-圖549/216四51092231709856？：？：HLIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmult401ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(19DOWNTO0);ENDmult401;ARCHITECTUREmult401OFmult401ISSIGNALs1:SIGNED(19圖 4-24 乘 239 仿真結(jié)果DO

45、WNTO0);SIGNALs2:SIGNED(17DOWNTO0);SIGNALs3:SIGNED(14DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(10DOWNTO0);SIGNALs5:SIGNED(19DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3,s4)BEGINs1=Din&000000000”;s2=Din&0000000”;s3=Din&0000;s4=Din;IF(Din(10)=0)THENs5=(0&s1(18downto0)-(00&s2(17DOWNTO0)+(00000&s3(14DOWN

46、TO0)+(000000000&s4(10DOWNTO0);ELSEs5=(1&s1(18downto0)-(11&s2(17DOWNTO0)+(11111&s3(14DOWNTO0)+(111111111&s4(10DOWNTO0);ENDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s5)乘 401 電路設(shè)計:BEGINIFclkEVENTANDclk=1THEN仿真結(jié)果如圖4-25 所示:LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;USEieee.std_logic_arith.all;ENTITYmu

47、lt499ISPORT(clk:INSTD_LOGIC;Din:INSIGNED(10DOWNTO0);Dout:OUTSIGNED(19DOWNTO0);ENDmult499;ARCHITECTUREmult499OFmult499ISSIGNALs1:SIGNED(19DOWNTO0);SIGNALs2:SIGNED(13DOWNTO0);圖 4-25 乘 401 仿真結(jié)果SIGNALs3:SIGNED(12DOWNTO0);SIGNALs4:SIGNED(10DOWNTO0);SIGNALs5:SIGNED(19DOWNTO0);BEGINA1:PROCESS(Din,s1,s2,s3,

48、s4)BEGINs1=Din&000000000”;s2=Din&000;s3=Din&00;s4=Din;IF(Din(10)=0)THENs5=(0&s1(18downto0)-(000000&s2(13DOWNTO0)-(0000000&s3(12DOWNTO0)-(000000000&s4(10DOWNTO0);ELSEs5=(1&s1(18downto0)-(111111&s2(13DOWNTO0)-(1111111&s3(12DOWNTO0)-(111111111&s4(10DOWNTO0);E

49、NDIF;ENDPROCESS;A2:PROCESS(clk,s5)BEGINIFclkEVENTANDclk=1THENDouteoo.o13.15血寫1L_m_j_L_J_1_L_j_11-L_J_11_1-(-85X-7Q3X599X-738X852X-5TMX整X153X他X154s；(5一郡44秋-機90：3*四口199295g3日65g，-朋3T1*才252g*61353419M非Dout=s5;ENDIF;ENDPROCESS;ENDmult401;乘 499 電路設(shè)計:Value13.IE搭建成整體的濾波器電路。其中 clk 和 rst 信號采用了總線名稱的連接方式。原理圖電路

50、編輯結(jié)果如圖 4-27 所示：圖 4-27 濾波器原理圖編輯結(jié)果為了與 matlab 的 conv 函數(shù)結(jié)果做比對在輸出端額外引入了 s 輸出端口，用來顯示無截短的濾波器輸出結(jié)果（23 位）共 23 頁18仿真結(jié)果如圖 4-28 所示:HoneYkluii13.IE)psJOOpns200.0jsm300.0m400.pns5000nsM.OmTDOQns30013.15nvA00elkSIhh國BoutSSrsl3iS7?耳s_111IiiiiiIrr由754-39XBSM43工=331工=52112912fi:證】金金r0XJQt_K0J14OT414LI聞X4g051tg.0ns800.

51、0900,0m10HEl,g1.&sL4.UE1.5ui1111111111111X_釜xo6tJ-17x依XT9XT 口茉 T*J._.9851*9457*-65987I-1325441-1768331-185314:*-M9513*-00824,-3266*JiiIiIiirK-i兄化X-i茉)；7史X7演08X356*YOBX圖 4-28 濾波器仿真結(jié)果（四）仿真結(jié)果驗證：利用 matlab 的 conv 函數(shù)可以驗證 FIR 濾波器卷積的結(jié)果，在表 4-1 中通過比對來進(jìn)行對結(jié)果的說明。隨機輸入序列卜 454,-39,55,463,-331,-52,128,260表 4-1 仿真結(jié)果驗證濾波器仿真無截短輸出 23 位conv 函數(shù)輸出濾波器仿真截斷輸出 10 位conv 函數(shù)除 2A13(8196)140741407411.7180411614116155.0245498514985166.08539457945711.1544-65987-65987-9-8.0551-132544-132544-17-16.1797-176833-176833-22-21.5861-185314-185314-23-22.6213-149513-149513-19-18.2511-80824-80824-10-9.8662-3266-3266-1-0.39875838