f.i.r.濾波器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、一、設(shè)計(jì)指標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè) 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(jì)，且窗口類型為 Kaiser,Beta 為 0.5;輸入序列位寬為 10 位的有符號(hào)數(shù)(最高位為符號(hào)位)； 輸出序列位寬為 10位的有符號(hào)數(shù)(最高位為符號(hào)位)。二、線性相位fir濾波器理論：有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)只有零點(diǎn)，除原點(diǎn)外，沒(méi)有極點(diǎn)，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(guò)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(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。它的另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是在滿

2、足一定的對(duì)稱條件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的線性相位。由于線性相位濾波器不會(huì)改變輸入信號(hào)的形狀，而只是在時(shí)域上使信號(hào)延時(shí)，因此線性相位特性在工程實(shí)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(hào)在傳輸和處理過(guò)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(zhǎng)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(gè)多項(xiàng)式。在時(shí)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(shí)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(gè)直接型結(jié)構(gòu)。通常一個(gè)長(zhǎng)度為 M 的有限沖激響應(yīng)濾波器由 M 個(gè)系數(shù)描述， 并且需要 M 個(gè)乘法器和(M-1)個(gè)雙輸入加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。長(zhǎng)度為 M 的線性相位有限沖激響應(yīng)濾波器由對(duì)稱的沖激響應(yīng) h(n)=h(M-1-n)或反對(duì)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(duì)稱(或反對(duì)稱)性質(zhì)，可以將傳輸函數(shù)的直接型實(shí)現(xiàn)所需的乘法器總量減少一半。例如，圖 2-2 顯示了一個(gè)具有對(duì)稱沖擊響應(yīng)的、長(zhǎng)度為 7的有限沖激響應(yīng)傳輸函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。三、設(shè)計(jì)思路:根據(jù)課

4、程上老師所講例題，首先使用 matlab 計(jì)算出符合設(shè)計(jì)要求的濾波器沖激響應(yīng)系數(shù)。后將整個(gè)電路規(guī)劃為語(yǔ)言編輯和原理圖編輯兩個(gè)單元，其中語(yǔ)言編輯部分負(fù)責(zé)編輯整個(gè)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(gè)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(gè)電路的原理圖設(shè)置方案如圖 3-1 所示：-1Z四、設(shè)計(jì)過(guò)程：（一）基于matlab工具的濾波器系數(shù)計(jì)算：在 matlab 命 令 編 輯 窗 口 輸 入 Fdatool 指 令 ， 敲 擊 回 車 可 以 打 開(kāi)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(jì)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(lái)設(shè)置濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)，另一部分則是特性區(qū)，在界面的上半部分，用來(lái)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(xiàng)，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(xiàng)中選擇 Lowpass 選項(xiàng)。DesignMethod（設(shè)計(jì)方法）選項(xiàng)，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(yáng)J3HXOER國(guó)此需需噩扁。國(guó)國(guó)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(jì)。選定窗函數(shù)

8、法后，會(huì)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(xiàng)，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(jì)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(dòng)使用最小階數(shù)。本次作業(yè)要求設(shè)計(jì) 16 階濾波器，所以選定 Specifyorder 并填入 15。FrenquencySpecf

9、ications 選項(xiàng)，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(xiàng)由 ResponseTyp 進(jìn)項(xiàng)和 DesignMetho 選項(xiàng)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(jì)濾波器時(shí)，由于過(guò)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(xiàng)，可以定義幅值衰減的情況。采用窗函數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，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(kāi)始進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計(jì)算。在計(jì)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(jì)濾波器沖激系數(shù)計(jì)算的結(jié)果可通過(guò) File 下拉菜單中的 Export 命令取出，點(diǎn)擊 Export 打開(kāi) Export對(duì)話框 （如圖 4-7） ,點(diǎn)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(wèn)， 并以 Num命名。圖 4-7 沖激系數(shù)輸出對(duì)話框保存并關(guān)閉濾波器設(shè)計(jì)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(jì)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(duì) 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(yǔ)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(jì)中用 D 觸發(fā)器組成寄存器，實(shí)現(xiàn)寄存功能。本設(shè)計(jì)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(shí)，輸出信號(hào)q=0,當(dāng) rst=0 且上升沿脈沖到達(dá)時(shí) 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(guó)Q29.12ins70.80nsIntetvl:1DO.OnsTP而修酊：2、加法器模塊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)有符號(hào)數(shù)的相加運(yùn)算。即將輸入的兩數(shù)，在時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)相加運(yùn)算，輸出結(jié)果。在本設(shè)計(jì)中共有 8 個(gè)兩個(gè) 10 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè) 11 位有符號(hào)數(shù)的加法器、一個(gè) 18 位和 19 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 20 位有符號(hào)數(shù)的加法器、一個(gè)兩個(gè) 20位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè) 21

16、位有符號(hào)數(shù)的加法器、一個(gè)兩個(gè) 19 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè) 20 位有符號(hào)位數(shù)的加法器、一個(gè) 20 位和 21 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 22 位有符號(hào)數(shù)的加法器，以及一個(gè) 20 位和 22 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號(hào)數(shù)的加法器電路。其中一個(gè) 20 位和 22 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號(hào)數(shù)的加法器電路為最后一級(jí)，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(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 20 位有符號(hào)數(shù)的加法器設(shè)計(jì):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(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè)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(hào)數(shù)的加法器設(shè)計(jì)：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(gè) 20 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè) 21 位有符號(hào)數(shù)的加法器設(shè)計(jì):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(gè) 19 位有符號(hào)數(shù)相加產(chǎn)生一個(gè) 20 位有符號(hào)位數(shù)的加法器設(shè)計(jì):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(shí)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(diǎn)15D61)(I71B況工-630國(guó)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(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 22 位有符號(hào)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(hào)數(shù)相加產(chǎn)生 23 位有符號(hào)數(shù)的加法器電路設(shè)計(jì) （最后一級(jí)帶舍位）：ENTITYsum192110ISPORT(a:INSIGNED(19DOWNTO0);b:INSIGNED(21DOWNTO0);ARCHITECTUREsum181819OFsum181819ISBEGIN仿真結(jié)果如圖 4-14 所示：NameValue13IE國(guó)&s磔!國(guó)bS721口clkS希41田工SINumeValue13.IE畬口國(guó)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(jì):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X(jué)5gX3器初初-卻卻工2廠曳 r2356X1116X11935X2563T)0333乂1S569找開(kāi)工-口花方一召4圖 4-19 乘 31 仿真結(jié)果乘 88 電路設(shè)計(jì):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(jì):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(guó)DinSK田lout5乘 106 電路設(shè)計(jì):4-21 所小:N：dITitValue13.15clks

37、;即國(guó)Dins小13國(guó)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(zhǎng)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(jì):圖 4-23 乘 70 仿真結(jié)果乘 239 電路設(shè)計(jì):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(guó)

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(jì):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(xiě)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(jī)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(jì):Value13.IE搭建成整體的濾波器電路。其中 clk 和 rst 信號(hào)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(duì)在輸出端額外引入了 s 輸出端口，用來(lái)顯示無(wú)截短的濾波器輸出結(jié)果（23 位）共 23 頁(yè)18仿真結(jié)果如圖 4-28 所示:HoneYkluii13.IE)psJOOpns200.0jsm300.0m400.pns5000nsM.OmTDOQns30013.15nvA00elkSIhh國(guó)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(yàn)證：利用 matlab 的 conv 函數(shù)可以驗(yàn)證 FIR 濾波器卷積的結(jié)果，在表 4-1 中通過(guò)比對(duì)來(lái)進(jìn)行對(duì)結(jié)果的說(shuō)明。隨機(jī)輸入序列卜 454,-39,55,463,-331,-52,128,260表 4-1 仿真結(jié)果驗(yàn)證濾波器仿真無(wú)截短輸出 23 位conv 函數(shù)輸出濾波器仿真截?cái)噍敵?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