1。5  论文的组织安排

本文的主要工作是基于FPGA完成数字滤波器的设计，其中包括FIR数字滤波器的设计和IIR数字滤波器的设计。

论文的行文结构如下：

第一章，引言。介绍了数字滤波器的研究背景与意义，简述了数字滤波器的种类以及发展历程，最后给出了数字滤波器的研究思路。

第二章，FPGA及应用软件。介绍了FPGA硬件开发平台和数字滤波器设计中涉及的应用软件MATLAB、DSP Builder以及Quartus II。

第三章，数字滤波器的原理与结构。分别介绍了FIR滤波器、IIR滤波器的原理和结构，详细阐述了各自采用不同结构来设计滤波器优点与缺点。

第四章，数字滤波器的电路设计与仿真。介绍了利用MATLAB、DSP Builder设计滤波器电路的流程，并给出了仿真结果图。

第五章，数字滤波器电路测试与分析。在Quartus II中，利用VHDL文件生成实际器件，将数字滤波器与扫频信号相连，下载至FPGA,通过观察扫频信号经过数字滤波器在示波器上的波形图，分析数字滤波器功能，完成设计。

2  FPGA及应用软件

基于FPGA来设计数字滤波器，用到的开发软件有MATLAB、 Quartus II、DSP Builder，其中DSP Builder是一个算法级的系统工具，通过将这三者匹配关联，无缝衔接算法仿真建模和硬件实现这两个设计过程，这样可以简化设计过程。

DSP是以计算机、信息技术、大规模集成电路的发展为背景下产生的一门学科，同时在理论研究和实现技术方面都获得到了飞速的发展。采用数值计算来对信号进行处理称为数字信号处理，数字信号处理器（DSP处理器）也就应运而生。随着EDA技术的发展，FPGA可编程逻辑器件也就产生了，利用FPGA的优势完成DSP功能可以克服传统DSP系统中的缺点，设计过程中，我们采用了基于FPGA的DSP开发技术，而这一技术的实现，是通过DSP Builder、Quartus II和Matlab等关联来完成的。

FPGA作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的。FPGA（现场可编程门阵列）是PAL、GAL、CPLD等可编程器件进一步发展的产物，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA的内部由可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分组成。FPGA的组合逻辑由小型查找表（16×1RAM）实现，查找表与D触发器的输入端相连，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构来实现组合逻辑功能和时序逻辑功能的基本单元模块，再利用金属连线将这些模块和I/O模块相连。所谓可编程逻辑器件中的FPGA的逻辑是通过内部静态存储单元加载编程数据来实现的， 逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式是由存储在存决定，同时存储器单元中的值也最终决定了FPGA实现的功能，其中FPGA编程的次数不受限制。

FPGA的设计较灵活、性能较强大、速度很快，同时能克服定制电路的缺点，也无需考虑原有可编程器件门电路数有限的因素，这些优点使得FPGA成为了数字通信和视频处理领域中设计师首选的方案。

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它的优点：

（1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；

（2) 强大的图形处理功能，使得计算结果和编程达到可视化；论文网

（3) 友好的用户界面和似逻辑数学表达式般的语言，学着使用方便；