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    在数字信号处理的过程中,毫无疑问数字滤波是该过程中相对重要并且应用广泛的功能之一。数字滤波,即使用数字设备使用某种特定的算法,对初始信号进行处理,滤掉某个频段不需要的信号,从而得到新的信号的这一过程。
    FIR(Finite Impulse Response)滤波器,即有限长单位冲激响应滤波器,作为数字信号处理中基础原件之一,它不仅能够在确保任何幅频特性而且拥有线性相频特性,并且它的单位抽样响应是有限长的,所以能够得到FIR滤波器的系统是稳定的系统。FIR滤波器在移动通信、识别图像等领域都有着非常多的应用实例。 FIR算法具有高速,实时等特性,因此对硬件要求较高,早期的FIR算法通常由专用器件实现,随着FPGA的快速发展,其可实现越来越多的高速、实时性算法,因此利用FPGA实现FIR算法,可以大大降低开发成本,提高系统灵活性,具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
    1.2  研究历史与现状分析
    FIR(Finite Impulse Response)滤波器的实现方法可以分为软件实现和硬件实现。
    通过软件的实现方法,即使用PC的储存部件、控制部件[1]、运算[1]部件来完成滤波需要进行的计算来编成程序,通常情况我们使用国内外公司及研究机构研发的软件,其推出了不同语言的信号滤波处理软件包。这种方法存在很难实时处理从而处理速度慢的特点。尽管快速傅里叶算法在一定程度上能弥补这一缺陷,但如果要求实时处理仍然会使用极其庞大的资源,所以这种方法在工程领域较少出现。
    硬件实现方法,即设计出专门的数字滤波器件。目前通用的硬件实现方法有以下几种:
    (1)集成电路方式实现:即使用单片通用数字滤波器集成电路。这种实现方式的优点是使用简单,缺点是基于阶数以及字长的规格很少,较难满足实际需求。尽管理论上可以采用扩展方式来满足需求,但必然也会增加功耗,因而这种方式在实际中很难得到大规模应用。
    (2)DSP处理器实现:DSP处理器是专门为了数字信号处理而开发的。DSP处理器具有处理速度快,成本低廉的特点,能够在一个机械周期完成一次乘累加运算,同时有独特的适于处理信号的指令以及循环和倒叙寻址的能力,与数字信号处理中的滤波器设计非常吻合。很长一段时间内DSP处理器都是商用数字处理硬件的市场的最主要选择。
    (3)可编程逻辑器件实现:指的是以通过硬件描述语言(VHDL或者Verilog)的编写来进行的电路设计,并且通过一定的布局和综合,快速的烧录至FPGA上进行测试,成为了当前IC设计验证的重要技术。
    1.3  论文组织结构
    本文以FPGA为载体对FIR滤波器的设计与实现等做了深入研究,重点论述了当代数字信号处理的发展现状和应用范围、数字滤波在数字信号处理技术中的重要地位和相关实现方法,FIR滤波器的相关原理和实现技术,FPGA逻辑设计等,并展示了对该课题的仿真和验证,证明该课题设计的滤波器具有较高性能。
    第一章,绪论。首先介绍了本文的研究背景和意义,并且搜集和介绍了研究历史和现状,最后详细说明了本文的主要内容和安排。
        第二章,相关技术简介。主要介绍了FIR滤波器的原理,EDA技术和可编程逻辑器件的背景知识,以及FPGA的开发流程
    第三章,FIR滤波器的FPGA逻辑实现。首先设定滤波器规格,然后用Verilog语言完成了滤波器的设计并具体阐述了设计的思路和方案。
    第四章,系统仿真与测试。在完成设计之后,展示仿真和测试的结果。
    第五章,总结与展望。总结了本文的研究成果并结合研究情况提出了可以改进的方向。
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