基于FPGA的FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真
加入技術(shù)交流群
5 仿真驗(yàn)證
為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，必須對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面充分的功能仿真和時(shí)序仿真，功能仿真一般用Mentor公司的Modelsim來(lái)進(jìn)行，時(shí)序仿真使用QuartusII軟件。Altera公司提供的QuartusII軟件除了具有強(qiáng)大的編譯綜合功能之外，還提供了一定的波形(時(shí)序)仿真功能。因其輸入和輸出都是以波形的形式給出的，雖然看起來(lái)如同邏輯分析儀的輸出形式，比較直觀，但是難以對(duì)隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行輸入；隨機(jī)信號(hào)的輸出也難以分析，這就給我們的驗(yàn)證工作帶來(lái)了很大的障礙。下面我們利用MATLAB與QuartusII實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。
5．1 產(chǎn)生向量仿真文件
在MATLB中生成OuartusII仿真所需的輸入文件*．vec。QuartusII仿真文件有兩種格式，即*．vwf格式和*．vec格式。前者是在Quart-usII中通過(guò)波形編輯器生成的。當(dāng)方針輸入數(shù)據(jù)復(fù)雜時(shí)，用波形輸入的方法難以勝任，特別是在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，大多數(shù)仿真輸入數(shù)據(jù)要疊加噪聲，采用波形輸入方式是不現(xiàn)實(shí)的。后者是按一定格式要求的文本文件輸入方式，可以利用任何文本編輯器產(chǎn)生，只要符合對(duì)仿真文件的格式要求即可。
這里的仿真輸入數(shù)據(jù)是在兩個(gè)不同頻率上的正弦波，頻率分別為23Hz、58Hz。把這兩個(gè)信號(hào)疊加在一起作為輸入信號(hào)，用MATLAB軟件生成仿真所需的vec文件。FIR濾波器的截止頻率為40Hz。
在對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，將仿真向量文件指向由MATLAB生成的文件，即可將MATLAB中生成的仿真信號(hào)導(dǎo)入之中進(jìn)行仿真了。
5．2 驗(yàn)證輸出結(jié)果
用QuartusII軟件中的選項(xiàng)將仿真向量文件指向由MTLAB生成的*．vec文件，進(jìn)行仿真。
將仿真結(jié)束后生成的波形文件，另存為*．tbl格式文件，以數(shù)據(jù)文件輸入的方式將此*．tbl文件中的仿真輸出信號(hào)的數(shù)值導(dǎo)入至MATLAB中，并進(jìn)行頻譜分析驗(yàn)證FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的正確與否，并分析其性能優(yōu)劣。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/187517.htm
圖1是輸入信號(hào)的時(shí)域和頻域圖形，以及經(jīng)過(guò)理想的低通濾波后得到的結(jié)果。低通濾波用MATLAB實(shí)現(xiàn)?？梢钥闯鼋?jīng)過(guò)濾波后，23Hz的頻率成分被保留下來(lái)，而58Hz的頻率成分被濾掉。圖2是同一輸入信號(hào)的時(shí)域和頻域圖形，以及經(jīng)過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)的FIR數(shù)字濾波器低通濾波后的結(jié)果。
6 結(jié)束語(yǔ)
從這兩幅圖中，我們可以看到用FPGA實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器，得到了和理論上濾波相似的結(jié)果，證明了設(shè)計(jì)的可行性及正確性。如果需要不同的濾波器，我們只要改變輸入到ROM中的初始化文件數(shù)據(jù)即可。
評(píng)論