采用分布式算法的低通FIR濾波器設(shè)計

　　數(shù)據(jù)接收是在每個時鐘下降沿時檢測轉(zhuǎn)換完成信號，如果完成，則存入對應(yīng)的存儲器中，對于N階的系統(tǒng)，就需要存儲N個數(shù)據(jù)等待處理。然后利用數(shù)據(jù)選擇器依次選擇各個數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的每一位進(jìn)行檢測和提取，組成算法中所需要的數(shù)據(jù)。在控制信號的作用下利用累加器對數(shù)據(jù)疊加、移位處理即可實現(xiàn)。

　　最后，F(xiàn)PGA向DAC0832的數(shù)據(jù)輸入口(D10～D17)輸送數(shù)據(jù)。提供DAC0832數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號ILE，高電平有效。提供DAC0832控制信號(CS：片選信號;Xfer：數(shù)據(jù)傳輸控制信號;WRl、WR2：DAC寄存器寫選通信號)，低電平有效。

　　3 仿真實驗、工況信號測試實驗

　　基于分布式算法低通FIR濾波器選用xilinx公司的virrex-Ⅱpro器件，在isel0.1下進(jìn)行設(shè)計。利用modelsim 6.5對濾波器進(jìn)行仿真。系統(tǒng)采用頻率為500 kHz的分頻時鐘，在FPGA中產(chǎn)生一個高頻方波和一個低頻鋸齒波信號，并對兩個信號進(jìn)行疊加。疊加后的信號作為輸入，對應(yīng)圖中DIN，經(jīng)過系統(tǒng)處理后輸出結(jié)果對應(yīng)圖中RESULT，仿真結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3中可以看出，本系統(tǒng)存在相位偏移和濾波后依然存在雜波信號的缺點，相位偏移主要是由濾波處理滯后于輸入引起的，比較穩(wěn)定且偏移較小，一般情況下可以忽略;雜波信號由系統(tǒng)階數(shù)較低和系數(shù)量化誤差引起的。實際應(yīng)用中可根據(jù)情況選擇適當(dāng)階數(shù)的濾波器和提高采樣頻率予以解決。

　　工況信號測試實驗。由信號發(fā)生器同時產(chǎn)生一個50 Hz低頻信號和一個5 kHz高頻信號，然后對兩個信號進(jìn)行疊加，作為被測的工況信號。被測的工況信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、濾波處理、D/A轉(zhuǎn)換，然后在示波器中顯示，如圖4所示。輸出波形中過濾掉了高頻信號部分，同時低頻信號能夠通過該濾波器。由圖4中可以看出，濾波處理后與實際信號還存在一定的誤差。誤差主要是由于算法中采用了低階濾波器、系數(shù)量化誤差、器件精度低等原因所致，該誤差可以控制在允許范圍，還可以通過選擇高精度的器件和增加濾波器的階數(shù)得以提高。

　　4 結(jié)語

　　實驗結(jié)果表明，基于分布式算法低通FIR濾波器的優(yōu)點是工作可靠，濾波精度較高，且具有占用資源少，運算速度快。在資源允許的條件下可根據(jù)實際應(yīng)用任意確定濾波器的字長和階數(shù)，在高速數(shù)字信號處理領(lǐng)域可以得到很好的應(yīng)用。