FIR_01 基于FPGA的FIR滤波器 （FDATOOL ISE ） 第一篇：初步认识和应用

1 简介

        对于FIR滤波器的理论部分，在本系列博客中不做论述，或许在后续更新的文章中会对其理论进行讨论。 

        本文为该系列博客的第一篇文章，将以最简单直观的方式让初学者体会到FIR滤波器的作用，采用最傻瓜的方式讲解FIR滤波器的设计与应用。

         同时本系列博客将讲解多种FIR滤波器的设计方式，本篇文章就先讲解其中一种。   本系列博客涉及的工具将包括ISE，matlab、system genarator、moslesim、VIVADO等。

2 信号的混叠

        滤波器顾名思义就是将不需要的信号滤除掉，留下需要的信号。 在做这个直观的实验之前，讲解一下信号的实验的思路和方案，如下图：

        产生有用信号和无用信号进行混频  -> 信号通过滤波器 ->滤除无用信号 ，这就是本次实验的方案与思路。

2.1 0.5Mhz有用信号源

       首先，使用ISE和Modlesim搭建一个产生0.5Mhz正弦波的信号源，信号源由XILINX DDS IP核制作的，并仿真如图：

                                                                                         0.5Mhz信号源工程图

                                                                                        0.5Mhz信号源仿真图

2.2  2Mhz无用信号源

        与0.5Mhz信号源是相同的，只是频率不同罢了，这里给出工程图和仿真图：

                                                                                           2Mhz信号源工程图

                                                                                              2Mhz信号源工程图

2.3 信号混叠

        使用数字合成技术将0.5Mhz与1Mhz的信号进行混频，得到一个混频信号，这里给出工程图和仿真图：

                                                                                          混频信号源工程图

                                                                                           混频信号源仿真图

       这样就把两个频率的信号混叠在一起了，这样就模拟了一个实际使用过程中含有干扰的信号，接下来目标就是设计滤波器把无用信号率除掉，留下有用信号。

2 滤波器设计

2.1 使用FDATOOL设计滤波器

        使用MATLAB中携带的FDATOOL工具设计滤波器，并将参数导入XILINX FIR 滤波器IP核是一种比较常用的方式，如下图给出FDATOOL设计截图：

                                                                                          FDATOOL参数设计图

                                                                                       导出XILINX FIR IP核需要的参数

        这样就完成了FIR滤波器的设计，在设计界面上可以看出FIR滤波器的幅频特性。

2.2 FIR滤波器的验证

        2.1节中已完成了滤波器的设计与参数导出，本节就搭建工程验证滤波器设计的正确性，这里给出工程图和仿真图：

                                                                          FIR滤波器验证工程截图

         工程中包含了2节中的混频信号源、FIR滤波器，其中FIR滤波器中导入了2.1节中设计的滤波器参数。

                                                                            FIR滤波器验证工程仿真截图

          仿真图中将所有信号进行了排列对比，仿真图从上至下排列依次是 0.5Mhz信号、2Mhz信号、混频信号、FIR滤波器输出信号，可以看出混频信号经过FIR滤波器以后其中2Mhz的频率成分被滤除掉了，只剩下0.5Mh的频率成分，证明滤波器的设计是成功的。

           本篇博客讲解了一种最为直观简单的方式来了解和使用FIR滤波器，在一些简单的应用中是可以采用的，但是这种方式存在很多缺点，比如仿真时也是只能从modlesim中信号的时域去进行分析，其实这是远远不够的，接下来的文章将更加结合matlab的应用来完成FIR滤波器的设计。

           本篇博客为粉丝准备了工程源码和视频教程哦！视频课程中手把手教学建立工程、设计滤波器等展露更多细节，如图：

     

不要急着跑，干货在后面，下一篇文章传送门在此：

  

                                          使用system generator建立FIR滤波器

 

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