蘇剛
摘 要:濾波器是一種頻率選擇電路,基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器的模型化設(shè)計方法相比傳統(tǒng)的RTL設(shè)計方法,有很多優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:FIR數(shù)字濾波器;數(shù)字信號處理;模型化設(shè)計;FPGA
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.124
1FPGA 模型化設(shè)計 流程
使用FPGA開發(fā)設(shè)計數(shù)字電路,簡單快捷。利用MATLAB軟件的Simulink功能,結(jié)合FPGA開發(fā)工具,可以自動生成硬件描述語言,提高硬件設(shè)計效率。本文借助Simulink工具下的DSP Builder模塊,開發(fā)設(shè)計ALTERA FPGA,利用DSP Builder模塊自動生成硬件描述語言VHDL,然后再用FPGA開發(fā)軟件Quartus II進(jìn)行下一步開發(fā),克服了人工編寫VHDL語言的困難。該開發(fā)流程是從上到下的模型化設(shè)計流程。
具體流程如下:
2 FRI模塊設(shè)計
通過對FIR濾波器的模型化設(shè)計進(jìn)行仿真,得出了濾波器模塊的仿真結(jié)果,該結(jié)果與 MATLAB算法仿真驗證的結(jié)果一致,表明模型化設(shè)計算法的正確性毋庸置疑。硬件模塊算法驗證正確以后,就可以通過signal compiler模塊將MDL文件映射成硬件描述語言,這里用的是ALTERA公司的FPGA,選擇VHDL語言。在 simulink環(huán)境中可以進(jìn)行 HIL硬件環(huán)節(jié)的仿真驗證,這種驗證需要連接具體的 FPGA開發(fā)板,更接近實(shí)際的仿真結(jié)果,區(qū)別于前面的算法級仿真,這種驗證方法大幅度提高了仿真的效率和可靠性。在本文中,直接配置FPGA,用Quartus進(jìn)行驗證,省去HIL驗證個步驟。
3 結(jié)論
從上面的表格可以非常直觀地看出來,用模型化設(shè)計方法所占用的資源比傳統(tǒng)設(shè)計方法所占用的資源要少很多,當(dāng)然與傳統(tǒng)設(shè)計方法所使用的代碼的數(shù)量和質(zhì)量也有關(guān)系。但是,采用模型化設(shè)計方法比傳統(tǒng)設(shè)計方法畢竟有很大優(yōu)勢。用傳統(tǒng)設(shè)計方法需要耗費(fèi)很多時間和精力的驗證代碼的正確性,而用模型化設(shè)計方法完全可以省略這一步,代碼的正確性也就是算法的正確性在simulink仿真這一步就已經(jīng)完成了。相比傳統(tǒng)設(shè)計方法而言,模型化設(shè)計方法的優(yōu)勢非常明顯,所以本論文采用模型化設(shè)計方法。
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