用CPLD實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)
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Altera公司的FLEX10K是工業(yè)界第一個(gè)嵌入式的PLD，具有高密度、低成本、低功率等優(yōu)點(diǎn)。器件的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除主要的邏輯陣列塊（LAB）之外，首次采用了嵌入陣列塊（EAB）。每個(gè)陣列塊包含8個(gè)邏輯單元（LE）和一個(gè)局部互連。一個(gè)LE又由四輸入查找表（LUT）、一個(gè)可編程寄存器和專用的載運(yùn)和級(jí)聯(lián)功能的信號(hào)通道所組成。
在FLEX10K器件中，把每一組邏輯單元（8個(gè)LE）組成一個(gè)邏輯陣列塊（LAB），所有的邏輯陣列塊（LAB）排成行和列。在一行里還包含一個(gè)單一的EAB。多個(gè)LAB和多個(gè)EAB采用快速通道互相連接。
嵌入式陣列塊（EAB）是FLEX10K系列器件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一個(gè)重要部件。它是一個(gè)輸入端口和輸出端口都帶有寄存器的一種靈活的RAM塊，嵌入陣列塊（EAB）組成的規(guī)模和靈活性對(duì)比較多的內(nèi)存是適宜的。功能包括乘法器、向量的標(biāo)準(zhǔn)和誤差矯正電路等。在應(yīng)用中，這些功能又能夠聯(lián)合完成數(shù)字濾波器和微控制器的功能。
采用可編程的帶有只讀平臺(tái)的嵌入陣列塊（EAB）在配置期間可執(zhí)行邏輯功能并建立一個(gè)大的查找表（LUT），在這個(gè)查找表里用查找的結(jié)果執(zhí)行組合邏輯函數(shù)，而不用計(jì)算它們。顯然，用這種組合邏輯函數(shù)執(zhí)行比通常在邏輯里應(yīng)用算法執(zhí)行要快，而且專用EAB容易應(yīng)用，并且快速提供可能預(yù)測(cè)的延遲。
本文介紹了應(yīng)用Altera 公司的FLEX10K系列CPLD快速完成卷積的方法實(shí)現(xiàn)有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器的設(shè)計(jì)。
查表法實(shí)現(xiàn)卷積運(yùn)算方法
有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器的基本結(jié)構(gòu)如是一個(gè)分節(jié)的延時(shí)線，把每一節(jié)的輸出加權(quán)累加，得到濾波器的輸出。數(shù)學(xué)上表示為：
結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由用一條均勻間隔抽頭的延遲線上對(duì)抽頭信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和構(gòu)成。
根據(jù)上式，可以看出FIR數(shù)字濾波器涉及到大量的卷積運(yùn)算，使用常規(guī)硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)占用大量的資源。通過充分利用FLEX10K系列芯片所具有的查表結(jié)構(gòu)，將卷積運(yùn)算轉(zhuǎn)化為查表移位求和來實(shí)現(xiàn)。例如：對(duì)于式
y = [ x(1) h(1) ]+[ x(2) h(2) ]+[ x(3) h(3) ] + [ x(4) h(4) ] （1）
假設(shè)x和h 都是無符號(hào)整型二進(jìn)制數(shù)，寬度兩位，取值兩位如下：
h（1）= 01，h（2）= 11 ，h (3）= 10， h（4）= 11
x（1）= 11，x（2）= 00， x (3）= 10， x（4）= 01
評(píng)論