基于FPGA的高階音頻均衡濾波器設(shè)計(jì)

輸入序列緩存模塊輸出的數(shù)據(jù)y1～y4和濾波器系數(shù)存儲(chǔ)陣列輸出的相應(yīng)系數(shù)h1～h4在該模塊進(jìn)行乘累加運(yùn)算。每256個(gè)時(shí)鐘周期，計(jì)算完1個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的4個(gè)部分y1’～y4’，由鎖存器鎖存，經(jīng)兩級(jí)流水線加法器后得到最終濾波結(jié)果y，然后將累加器清零，開始準(zhǔn)備下個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算。其中，鎖存器的鎖存時(shí)鐘及乘累加器的清零信號(hào)都由輸入序列的寫使能wren經(jīng)過(guò)相應(yīng)的延時(shí)處理后得到。

3 仿真結(jié)果
對(duì)設(shè)計(jì)的均衡濾波器進(jìn)行綜合編譯，編譯報(bào)告如圖9所示。

可見該1 024階FIR均衡濾波器在EP1C3系列FPGA內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)，僅占用其約70％的邏輯資源和約50％的存儲(chǔ)空間。為了驗(yàn)證該設(shè)計(jì)功能，將濾波器系數(shù)利用存儲(chǔ)器初始化文件進(jìn)行初始化，存儲(chǔ)的系數(shù)如圖10所示。

為了直觀驗(yàn)證，輸入序列x取為δ序列，即x中只有1個(gè)數(shù)據(jù)為1，其它為0。根據(jù)濾波器及卷積的相關(guān)知識(shí)，輸出結(jié)果y=x*h=δ*h=h，即為濾波器系數(shù)。仿真結(jié)果如圖11所示。

輸入序列x只有1個(gè)采樣時(shí)鐘周期為數(shù)據(jù)1，其它全為0，fout為輸出的濾波結(jié)果?？梢娊Y(jié)果為-1～-16的重復(fù)數(shù)據(jù)，與圖10所示的濾波器系數(shù)一致，濾波器工作正常。

4 結(jié)束語(yǔ)
利用EP1C3約70％的邏輯單元及約50％的存儲(chǔ)空間，設(shè)計(jì)了1024階FIR數(shù)字濾波器，并通過(guò)重載系數(shù)，可實(shí)現(xiàn)多種頻率響應(yīng)的均衡特性，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易數(shù)字均衡濾波器的功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。