（三）FPGA实现滤波器-Toy模板网

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在fpga中实现对信号的滤波,FPGA学习笔记,fpga开发

配置DDS IP核

DDS：直接数字式频率合成器，可以根据需求产生不同频率和相位的正弦波数据，通常用于通信系统中的调制解调。

配置过程：

【IP CATALOG】à【modulation DDS complier】

Configuration Options	Phase generator and SIN COS LUT	相位和查找表（本实验中选这个）
	Phase Generator only	只产生相位
	SIN COS LUT only	只产生查找表
Spurious free dynamic range(dB)	信号的信噪比	根据需求设置
Frequency resolution	频率的分辨率	根据需求设置
Output frequencies	信号输出频率	根据需求设置

.aclk(clk), //系统时钟

.m_axis_data_tvaild(m_axis_data_tvaild_1), //输出有效信号

.m_axis_data_tready(m_axis_data_tready_1), //输入是否准备好工作

.m_axis_data_tdata(dout_fre_1), //输出频率

.m_axis_phase_tvaild(m_ axis_ phase _tvaild_1), //以下三个是相位的

.m_axis_ phase_tready(m_ axis_ phase _ tready _1),

.m_axis_ phase_tdata(dout_pha_1),

配置乘法器IP核

【IP CATALOG】à【MATH functions multiplier】

在【input options】中选择输入是有符号数还是无符号数以及输入的位宽

配置滤波器IP核

【IP CATALOG】à【digital signal processing FIR compiler】

使用matlab产生滤波器系数（.coe文件）

打开matlab，在命令行窗口输入【fdatool】
【filter order】可设置滤波器阶数，阶数越高精确度越高，计算更复杂
【frequency specifications】中设置采样频率【Fs】、起始和截止频率
2.【design filter】
1. 3.由于FPGA的计算能力，在这个图标内的【filter arithmetic】选择【Fixed point】，点击【Apply】
  1. 4.【targets】->【XLINX Coefficient.(COE) File】，保存到当前工程下

返回IP核配置界面加载生成的coe文件即可文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-569243.html

编写顶层文件

module dds_filter(
	input clk,
	output sig1,
	output sig2,
	output sig3,
	output filter_sig
);
	wire clk;
	wire [7:0] sig1;
	wire [7:0] sig2;
	wire [7:0] sig3;
	wire [39:0] filter_sig;
//用DDS0产生3MHz的正弦波信号	
dds_compiler_0 dds0(
	.aclk(clk),
	.m_axis_data_tvalid(m_axis_data_tvalid),
	.m_axis_data_tdata(sig1)
	);

//用DDS1产生4MHz的正弦波信号
dds_compiler_1 dds1(
	.aclk(clk),
	.m_axis_data_tvalid(m_axis_data_tvalid),
	.m_axis_data_tdata(sig2)
	);
	
//用乘法器进行混频输出
mult_gen_0 your_instance_name(
	.CLK(clk),
	.A(sig1),
	.B(sig2),
	.P(sig3),
);

fir_compiler_0 fir_filter(
	.aclk(clk),
	.s_axis_data_tvalid(1'b1),			//设置为1，一直有效
	.s_axis_data_tready(s_axis_data_tready),
	.s_axis_data_tdata(sig3),			//滤波器输入
	.m_axis_data_tvalid(m_axis_data_tvalid1),
	.m_axis_data_tdata(filter_sig)		//滤波器输出
);

//把产生的滤波信号保存为txt文件
integer dout_file1;
initial begin
	dout_file1=$fopen("*************.txt")
		if(dout_file1==0)begin
			$display("cannot open the file!"); 	//提示创建文件失败
			$stop;
		end
end

always @(posedge clk)
	if(m_axis_data_tvalid1)
		$fdisplay(dout_file1,"%d",$signed(filter_sig));//保存为有符号信号

integer dout_file2;
initial begin
	dout_file1=$fopen("*************.txt")
		if(dout_file1==0)begin
			$display("cannot open the file!"); 	//提示创建文件失败
			$stop;
		end
end

always @(posedge clk)
	if(m_axis_data_tvalid1)
		$fdisplay(dout_file1,"%d",$signed(sig3));//保存为有符号信号

编写testbench文件

module tb_adds_filter();
	reg clk;
	wire [7:0] sig1;
	wire [7:0] sig2;
	wire [15:0] sig3;
	wire [39:0] filter_sig;
	dds_filter dds_tb(
		.clk(clk),
		.sig1(sig1),
		.sig2(sig2),
		.sig3(sig3),
		filter_sig(filter_sig)
	);
	initial               //初始化时钟
	begin
	clk = 1;
	end
	always #10 clk=~clk;	//每10ns翻转一次
	
endmodule

使用Matlab对波形进行验证

clc
clear
close all;
load **********.txt
load ----------.txt   %两个自己命名的波形文件

before=before_filter_data1;
after=after_filter_data1;
figure(1);
plot(before);
title('滤波前混频信号时域波形');
figure(2);
plot(after);
title('滤波后信号时域波形');
fs=50e6;	%采样
len=1533;	%取点
ff=1:len;	
f=fs/len*ff-fs/2;

%FFT
bfft=fft(before);
afft=fft(after);
figure(3);
plot(f,abs(fftshift(bfft)));
title('滤波前混频信号频谱');
figure(4);
plot(f,abs(fftshift(afft)));
title('滤波后单频信号频谱');

到了这里，关于（三）FPGA实现滤波器的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！