Matlab基于FPGA的FIR滤波器的研究+源程序(2)
1.2 国内外研究现状以及研究前景
1.3 本课题的研究思路
本文选取了基于FPGA的FIR数字滤波器作为研究对象。设计前期在Matlab软件中设计一个加了汉明窗的16阶高通数字滤波器，并对窗函数选择方法进行简单介绍，并用它处理混频信号（一个由高低频率组成的混合信号），最后经过快速傅里叶变换得到滤波后的频谱图。在设计后期对FIR数字滤波器用硬件描述语言Verilog HDL，在ISE软件中进行编程设计，编译后用它处理之前的混频信号，调用ISE自带的FFT函数，对处理后的信号进行快速傅里叶变换，最后经过综合仿真，得到频谱图，并把它与之前用Matlab仿真结果进行对比，验证所设计的高通滤波器的滤波功能。
1.4 本章小结
本章是绪论，首先通过介绍了数字滤波器在许多领域中的应用来论证本课题的研究意义，随后介绍了基于FPGA的数字滤波器在国内外的发展现状，最后是本论文的设计思路。
2 FPGA以及软件简介
2.1 可编程逻辑器件FPGA
逻辑器件有固定逻辑器件和可编程逻辑器件两大类。固定逻辑器件的电路是不可更改的，它们只能完成一种功能，制造完成之后就不能更改。可编程逻辑器件可以提供各种各样的逻辑能力。设计者可以根据自己的需要改变它的逻辑功能。这是因为PLD利用可重复读写的存储器技术，如果用户想要改变设计，仅仅需要对器件进行重新编程，这个步骤是很简单的。但是可以完成各种不同的功能。应用可编程逻辑器件可以使数字硬件电路的设计和软件设计同样的简单。
逻辑器件分为两类：ASIC( Application Specific Integrated Circuit, 专用集成电路)和PLD ( Programmab leLogicDevices, 可编程逻辑器件)。这种划分是按照逻辑功能固定与否区分的。可编程逻辑器件又分为FPGA和CPLD。FPGA当时是由Xilinx 公司推出的，与之前出现的可编程逻辑器件不同，它的密度提高了很多，是在PAL( Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑)、GAL( Gate Array Logic，门阵列逻辑)、PLD( Programmable Logic Devices）之后开发得到的。与CPLD相比，FPGA的逻辑资源密度和性能都要好。拿Xilinx Virtex™系列的来说，有的器件包含有八百万"系统门"（相对逻辑密度）。在这些先进的器件上面可以应用多种最新的超快速器件，与此同时，它还包含有内建的大容量存储器、连线处理器等。CPLD提供的"系统门"最高的差不多有1万，比FPGA相差甚远。
FPGA，即现场可编程逻辑门阵列，它是由很多的可编程模块组成的，其中各部分介绍如下：
1. IOB (可编程输入输出单元)
目前可对多数FPGA 的I/O口是进行逻辑编程，均是采用相应的软件将I/O 设置成所需要的特性和标准；此外比如驱动电流、上下拉电阻、阻抗匹配等都是可人为设置的。
2.基本可编程逻辑单元
该单元是逻辑功能的最小单元，也是FPGA 的重要组成部分。
3.嵌入式块 RAM
在实际芯片选择过程中,芯片块RAM数量成为其一个重要指标。
4.丰富的布线资源
布线资源负责将FPGA 的所有单元连通，不同的生产厂商由于工业生产技术和针对的客户群不同，导致信号在连线的速度也会不同。在应用中无需人为对布线资源进行选择，它根据设计人员设计的结果自动选择资源来连通所有设计中用到的单元模块。故而从实质上讲，设计的结果直接决定着布线资源的选择和连通路径。
5.内嵌专用硬核
指FPGA内具有强大功能Hard Core，在某种程度上和ASIC实现的功能相同。 为了在FPGA 竞争中占据或扩大优势，各大厂商大力采取各种手段提升产品性能，比如信号处理中的滤波、FFT 等常涉及乘累加操作，他们直接在内部集成专用乘法器以提高速度。