基于FPGA的脈沖壓縮仿真與實(shí)現(xiàn)

圖3中N為該模塊的濾波器階數(shù)，那么DALUT有2N個存儲單元，如果濾波器抽頭數(shù)過多，查找表規(guī)模隨抽頭數(shù)的增加成指數(shù)遞增。因此實(shí)現(xiàn)高階濾波器時(shí)，要分割查找表。因?yàn)榫矸e運(yùn)算是線性的，所以在將每個子表的輸出相加可得到總輸出。邏輯設(shè)計(jì)是基于Altera公司的Stratix系列FPGA為平臺，在OuartusII軟件中利用VHDL語言和原理圖進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)。
3．2 5階FIR濾波器設(shè)計(jì)
Stratix器件的LPM_ROM模塊最少有32(25)個存儲單元，所以設(shè)定濾波器模塊階數(shù)N=5。5階濾波器模塊設(shè)計(jì)如圖4所示，其中l(wèi)pm_dff0為12位鎖存器，5個鎖存器對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行移位寄存，firda5為分布式算法模塊，DATAS[11：0]輸出引腳是濾波器模塊最后一個鎖存器輸出，作為濾波器模塊級聯(lián)時(shí)不同濾波器模塊之間的數(shù)據(jù)移位。

分布式算法模塊firda5實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換、DALUT查表、加權(quán)累加。設(shè)計(jì)中采用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)分布式算法的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，這樣簡化計(jì)算過程，在實(shí)現(xiàn)算法時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。根據(jù)分布式算法的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系，每輸入一個數(shù)據(jù)，在下一個數(shù)據(jù)輸入之前，需要在狀態(tài)s1停留12位數(shù)據(jù)寬度的時(shí)鐘時(shí)間和2個寄存的時(shí)鐘時(shí)間(在QuartusII軟件中，器件選用Stratix系列，利用LPM_ROM模塊，地址輸入是寄存輸入，數(shù)據(jù)輸出也包含寄存器)以及一個數(shù)據(jù)輸出時(shí)鐘時(shí)間：所以系統(tǒng)時(shí)鐘必須為數(shù)據(jù)時(shí)鐘的16倍，圖中div 16實(shí)現(xiàn)16分頻。
3．3 50階匹配濾波器設(shè)計(jì)
由于匹配濾波器就是有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，具有線性特性，所以通過低階濾波器的直接級聯(lián)相加就可以實(shí)現(xiàn)高階濾波器，前一個濾波器的移位數(shù)據(jù)DATAS[11：0]作為下一個濾波器模塊的信號輸入，每個濾波器模塊都根據(jù)圖4設(shè)計(jì),只需要根據(jù)不同的系數(shù)更改DALUT表中的數(shù)據(jù)。50階匹配濾波器的邏輯設(shè)計(jì)如圖5所示。其中，Imatch50模塊為匹配濾波器復(fù)系數(shù)實(shí)部對應(yīng)的50階濾波器，而Qmatch50模塊為匹配濾波器復(fù)系數(shù)虛部對應(yīng)的50階濾波器。輸出信號包括16位I信號和16位O信號。