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Wuhan Polytechnic University Industrial &Commercial College本科毕业论文（设计）开题报告书题 目： 基于FPGA的FIR数字滤波器设计与实现 系 部： 信息工程系 专业年级： 通信工程0701 姓 名： 柯威 学 号：073001030022 指导老师： 丁光哲 职 称： 二一零 年 十一 月 二十四 日 武汉工业学院工商学院本科毕业论文（设计）开题报告书学院（系）：信息工程系学生姓名柯威学号073001030022专业年级、班通信工程0701指导教师丁光哲1、本选题研究的目的及意义近年来，随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，实现数字信号的处理成为重要的发展方向。数字信号处理(DSP)技术在许多领域内具有广泛的用途，如雷达、图像处理、数据压缩、数字电视和数字通信机等等。而数字滤波器在数字信号处理中占有很重要的地位，涉及的领域也很广，如：通信系统、系统控制、生物医学工程、机械振动、遥感遥测、地质勘探、航空航天、电力系统、故障检测、自动化仪器等。目前FPGA以其各方面的优势越来越多的被用于各种电子系统的设计，通过FPGA技术实现FIR数字滤波器将具有重大意义。FPGA技术是上世纪90年代以来电子设计领域最具有活力和发展前途的一项技术。它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。它最大的特点就是速度快、应用灵活，实现你想实现的任何数字电路，而且可以定制各种电路，减少专用芯片对电路设计的束缚。目前，由于其高密度、低功耗、使用灵活、设计快速、成本低廉、现场可编程和反复可编程等特性,FPGA逐步成为复杂数字硬件电路的理想选择，并且在通信、数据处理、网络、仪器、自动控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。课题研究意义：许多工程技术领域都涉及到信号，这些信号包括电的、磁的、机械的、热的、声的、光的及生物体的等等。如何在较强的背景噪声和干扰信号下提取出真正的信号并将其用于实际工程，这正是信号处理要研究解决的问题。同时数字信号处理方法通常涉及变换、滤波、频谱分析、编码解码等处理。数字滤波是重要环节，它能满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，克服模拟滤波器所无法解决的电压和温度漂移以及噪声等问题。而有限冲激响应FIR滤波器在设计任意幅频特性的同时能够保证严格的线性相位特性。而采用FPGA技术，将硬件设计转换到软件设计，大大简化了系统的开发过程，使系统不需要一次一次地调试电路并反复修改、制作电路，系统的可靠性高、设计开发周期短、设计制造成本低、质量稳定。该技术在实现信号处理中发挥了重要作用。研究该课题的目的：了解利用FPGA设计FIR数字滤波器的过程，掌握数字滤波器的基本理论，掌握Verilog HDL硬件语言，熟练运用modelsim仿真软件的运用。2、本选题国内外研究状况综述1980年至今，运用FPGA研究数字信号处理的到了很好的发展，受到了国内外学的广泛关注。国外有许多院校和科研机构在研究基于FPGA和DSP应用，比较突出的有Denmark大学的研究小组正在从事FPGA实现数字滤波器的研究，由于FPGA实现乘法器困难，因此，他们重点研究开发无乘法的滤波器算法。2003年加州大学洛杉矶分校的研究小组采用运行时重构技术开发了一种视频通讯系统，该系统用一片FPGA可每帧重构四次完成视频图像压缩和传送的操作。此外，他们还在进行Mojave项目的开发工作，力图采用运行时重构技术来实现自动标识别应用。 论文题目基于FPGA的FIR数字滤波器设计与实现我国的DSP技术起步较早，产品的研究开发成绩斐然，基本上与国外同步发展，而在FPGA信号处理和系统方面，有了喜人的进展，正在进行与世界先进国家同样的研究，如2004年西北工业大学和国家科技大学ATR实验室采用了FPGA可重构计算系统进行机载图像处理和自动识别，主要是利用该系统进行复杂的卷积运算，同时利用它的可变性来达到自适应的目地。2005北京理工大学研究利用FPGA提高加密运算的速度等等。2006年华为、中兴等公司应用FPGA已经推出了信号滤年波处理软件包，虽然这种方法速度快，但要达到实时处理要付出很高的代价，因而只能进行简单的处理，多用于教学与科研。2009年，华中科技大学研究利用FPGA提高移动通信中信号交换的速度等等。如今FPGA正处于革命性的数字信号处理技术的前沿。3、本选题研究的主要内容及写作大纲主要内容：(1) FIR数字滤波器的基本理论(2)Verilog编程语言Verilog编程语言是硬件描述语言的一种，用于数字电子系统的设计。能进行各种级别的逻辑设计和数字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合。(3)FIR数字滤波器的Verilog语言实现利用Verilog语言对FIR数字滤波器各个模块所需要的功能进行描述。(4)基于FPGA的FIR数字滤波器设计方案及实现用FPGA对FIR数字滤波器进行设计，同时利用工具软件Modelsim SE 6.2b对设计结果进行仿真，验证设计的正确性。写作大纲：第1章：绪论。主要介绍了开题的背景和研究意义，以及数字FIR滤波器的国内外研究现状。第2章：FIR数字滤波器的理论研究。主要介绍FIR数字滤波器的基本知识、实现FIR滤波器的硬件算法，即分布式算法。第3章：EDA技术简介。主要描述Verilog HDL硬件语言以及介绍了Modelsim仿真软件的使用。第4章：FIR滤波器的设计。介绍了FIR滤波器的模块划分和FIR滤波器的各模块的实现。同时进行综合仿真并验证。4、主要参考文献1姜立东等编著VHDL语言程序设计及应用北京：北京邮电大学出版社，200362褚振勇，翁木云编著FPGA设计及应用西安：西安电子科技大学出版社，200273侯伯亨，顾新编著VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计西安：西安电子科技大学出版社,20034赵文兵，扬建宁： FIR滤波器的FPGA实现及其仿真研究，微计算机信息，2005.75靳希，杨尔滨，赵玲编著信号处理原理与应用北京：清华大学出版社，2004.4 6 郑亚民、董晓舟. 可编程逻辑器件软件开发. 北京：国防工业出版社7(美)奥本海姆等编著，黄建国译离散时间信号处理西安：西安交通大学出版社，200198徐志军，徐光晖编著CPLDFPGA的开发与应用北京：电子工业出版社，200215、完成措施及写作进度计划完成措施：(1).根据课题要求查找相关资料，了解该课题国内外的应用和研究状况，以及目前广泛用的技术；(2).确定课题的研究方向，从这一方向着手对课题进行研究；(3).明确课题的研究内容，涉及的研究原理，研究课题所必须掌握和熟悉的知识点和相关技术问题，通过查阅相关书籍和资料以达到对课题的深入理解；(4).严格按照导师的进度安排完成内容，随时和导师保持联系对不懂得地方进行询问并按照导师的意见进行改进。(5).查阅相关电子刊物，完成课题的研究要求的同时，尽量做到对课题进行拓展和全部的仿真设计。写作进度：第一阶段：（2010-11学年第一学期，第10-13周）开题阶段：根据毕业设计任务书的要求，熟悉、了解设计内容，查阅资料，撰写开题报告；第二阶段：（2010-11学年第一学期，第14-17周）初步设计阶段：掌握设计所需的理论知识；掌握开发工具的使用；初步完成方案设计；第三阶段：（2010-11学年第一学期第18周-2010-11学年第二学期第5周）独立设计阶段：初步完成毕业设计内容；撰写出完