基于VHDL的IIR数字滤波器的设计new.doc

毕业设计说明书 学生姓名 学 号 170602045 院 (系) 物理与电子电气工程学院 专 业 电子信息科学与技术 题 目 基于VHDL的IIR数字滤波器的设计 指导教师 教授/硕士 2010 年 5 月  摘 要:本课题采用一种基于VHDL的IIR数字滤波器的设计方案,首先分析了IIR数字滤波器的原理及设计方法，然后通过QUARTUSⅡ的设计平台，采用自顶向下的模块化设计思想将整个IIR数字滤波器分为：时序控制、延时、补码乘加和累加四个功能模块。分别对各模块采用VHDL进行描述后，进行了仿真和综合。仿真结果表明，本课题所设计的IIR数字滤波器运算速度较快,系数改变灵活，有较好的参考价值。 关键词：电子设计自动化，IIR数字滤波器（无限长冲激响应），现场可编程门阵列，硬件描述 Abstract: A kind of IIR digital filter design method was introduced in the paper, which is based on FPGA. By used the design plant of QUARTUSⅡ, we adopt blocking method named “Top-down ” and divide the entire IIR digital filter into four blocks, which are Clock control, Time delay, Multiply-addition and Progression. After described with VHDL, we do emulate and synthesis to each block. The result shows that, the introduced IIR digital filter runs fast, and the coefficient changes agility. It has high worth for consulting. Keywords: electronic design automation, iir digital filter, field programmable gate array, very high speed integrated circuit hardware description language (VHDL)  目 录 1. 序 言 3 2.IIR数字滤波器及其硬件实现方法 3 2.1 IIR数字滤波器概念 3 2.2 IIR数字滤波器的硬件实现方案 5 3. EDA技术和可编程逻辑器件 8 3.1 电子设计自动化EDA技术 8 3.2 可编程逻辑器件 9 3.3 硬件描述语言VHDL及数字系统设计方法 9 4. IIR数字滤波器的设计与仿真结果分析 10 4.1 各模块的设计与仿真结果分析 10 4.2 IIR数字滤波器的仿真与结果分析 14 结 束 语 18 参考文献 19 致 谢 20 附录1 各模块VHDL程序 21 1. 序 言 随着EDA技术的发展和应用领域的扩大和深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。这些技术的使用使得现代电子产品的体积减小、性能增强、集成化程度提高，与此同时其可编程能力也得以提高。在使用EDA进行电子设计时，设计人员可按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，采用硬件描述语言（DHL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。VHDL语言是EDA设计中常用的一种IEEE标准语言，其具有覆盖面广、描述能力强、可读性好、支持大规模设计及逻辑单元利用等优点，因此受到越来越多的电子工程师的青睐。 本次设计采用EDA技术中的模块化设计思想，就IIR数字滤波器中的一些关键电路进行设计,主要内容包括：时序控制模块、延时模块、补码乘加模块、累加模块和IIR数字滤波器的顶层设计。分别对各模块采用VHDL进行描述后，进行了仿真和综合，取得了较好的设计效果。实验结果表明，本课题所设计的IIR数字滤波器具有运算速度快,系数改变灵活方便等特点。 2.IIR数字滤波器及其硬件实现方法 2.1 IIR数字滤波器概念 数字滤波器是完成信号滤波处理功能的，用有限精度算法实现的离散时间线性非时变系统。输入一组数字量，通过运算输出的是另一组数字量。数字滤波器具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。随着数字技术的发展，用数字技术设计滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。 2.1.1 IIR数字滤波器的原理 一个数字滤波器的系统函数可以表示