基于MATLAB與QUARTUS II的 FIR濾波器設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
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完成Simulink軟件中的模型設(shè)計(jì)，仿真成功后，需要在ModelSim中仿真。因?yàn)镾imulink中的仿真屬于系統(tǒng)驗(yàn)證性質(zhì)，是對(duì)mdl文件進(jìn)行算法級(jí)仿真，而生成VHDL描述是RTL級(jí)，針對(duì)具體硬件結(jié)構(gòu)。二者之間可能存在軟件理解上的差異，轉(zhuǎn)換后的VHDL代碼實(shí)現(xiàn)可能與mdl模型描述的情況不完全相符，這就需要使用ModelSim進(jìn)行RTL級(jí)功能仿真。圖5所示是采用ModelSim仿真的結(jié)果，即低通濾波器的輸出?？煽闯?，與simulink中的仿真結(jié)果基本一致。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195605.htm
6 使用Quartus實(shí)現(xiàn)時(shí)序仿真
ModelSim完成的RTL級(jí)仿真只是功能仿真，其仿真結(jié)果并不能精確反映電路的全部硬件特性，因此，時(shí)序仿真仍十分重要。圖6是用QuartusⅡ?qū)崿F(xiàn)的時(shí)序仿真，可看出，時(shí)序仿真滿足設(shè)計(jì)要求。
7 使用嵌入式邏輯分析儀SignalTap II測(cè)試
只進(jìn)行工程軟件仿真遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須進(jìn)行硬件仿真。signalTap II邏輯分析儀是Quartus II軟件中集成的一個(gè)內(nèi)部邏輯分析軟件，使用它可以觀察設(shè)計(jì)的內(nèi)部信號(hào)波形，方便用戶查找引起設(shè)計(jì)的缺陷。從Simulink建模仿真到Mod-elsim RTL仿真和Quartus II時(shí)序仿真，輸入正弦波都是仿真信號(hào)，而不是實(shí)際信號(hào)源。在硬件實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可以從外部信號(hào)源接入器件內(nèi)部或者在其內(nèi)部存儲(chǔ)正弦波數(shù)據(jù)。這里采用后者，即在頂層文件中引入LPM_ROM宏模塊，在其中存入正弦波數(shù)據(jù)的mif文件(存儲(chǔ)初始化文件)，FIR濾波器模塊直接從ROM中讀取數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過設(shè)計(jì)的低通濾波器后，高頻信號(hào)被濾除，只有輸出低頻信號(hào)(標(biāo)準(zhǔn)的正弦波)，濾波效果滿足系統(tǒng)要求，嵌入式邏輯分析儀中的輸出波形如圖7所示。
8 結(jié)束語
本文在FPGA內(nèi)利用DSPBuilder實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字低通濾波器，通過Simulink算法仿真和ModelSim進(jìn)行RTL仿真，接著在Quartus中進(jìn)行時(shí)序仿真。最后用嵌入式邏輯分析儀SignalTapII進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，結(jié)果證明采用該方法設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字低通濾波器功能正確，性能良好，可以提高FIR濾波器的設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，驗(yàn)證結(jié)果直觀明了。隨著各類數(shù)字信號(hào)處理的IP Cores的進(jìn)一步完善，基于FPGA的DSP系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。
評(píng)論