具有转置结构的FIR滤波器

1、具有转置结构的FIR滤波器直接FIR模型的一个变种称为转置式FIR滤波器，可以根据图3-3中的FIR 滤波器来构造：输出互换；颠倒信号流的方向；用一个差分放大器代替一个加法器，反之亦然。转置式FIR滤波器结构如下图3-4所示，通常是指FIR滤波器的实现。该滤 波器的优点在于我们不在需要给 xn提供额外的移位寄存器，也没有必要为达 到高吞吐量给乘积的加法器添加额外的流水线级。图3-4 转置结构的FIR滤波器下面的VHDL弋码实现了长为4的滤波器。LIBRARY Ipm;USE ieee.stdo gic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_arith.ALL;USE ieee

2、.std_logic_ un sig ned.ALL;ENTITY fir_gen ISGENERIC(W1:i nteger:=9;W2:i nteger:=18;W3:i nteger:=19;W4:in teger:=11;L:i nteger:=4;Mpipe:i nteger:=3);PORT(clk :IN STD_LOGIC;Load_x:IN STD_LOGIC;x_i n:IN STD_LOGIC_VECTOR(W1-1DOWNTO 0);c_i n:IN STD_LOGIC_VECTOR(W1-1DOWNTO 0); y_out:OUT STD_LOGIC_VECTOR(W

3、4-1DOWNTO 0);END fir_gen;ARCHITECTURE flex OF fir_gen ISSUBTYPE N1BIT IS STD_LOGIC_VECTOR(W1-1DOWNTO 0);SUBTYPE N2BIT IS STD_LOGIC_VECTOR(W2-1DOWNTO 0);SUBTYPE N3BIT IS STD_LOGIC_VECTOR(W3-1DOWNTO 0);TYPE ARRAY_NIBIT IS ARRAY(0 TO L-1)OF N1BIT;TYPE ARRAY_N2BIT IS ARRAY(0 TO L-1)OF N2BIT;TYPE ARRAY_N

4、3BIT IS ARRAY(0 TO L-1)OF N3BIT;SIGNAL x: N1BIT;SIGNAL y: N3BIT;SIGNAL c: ARRAY_N1BIT;SIGNAL p: ARRAY_N2BIT;SIGNAL a: ARRAY_N3BIT;BEGINLoad:PROCESSBEGINWAIT UNTIL clk='1'IF(Load_x='0')THENc(L-1)<=c_in;FOR I INL-2DOWNTO 0 LOOPc(I)<=c(I+1);END LOOP;ELSEx<=x_in;END IF;END PROCE

5、SS Load;SOP:PROCESS(clk)BEGINIF clk'event and (clk='1')THENFOR I IN 0 TO L-2 LOOPa(I)<=(p(I)(W2-1)&p(I)+a(I+1);END LOOP;a(L-1)<=p(L-1)(W2-1)&p(L-1);END IF;y<=a(0);END PROCESS SOP;MulGe n:FOR I IN 0 TO L-1 GENERATEMuls:lpm_multGENERIC MAP(LPM_WIDTHA=>W1 丄 PM_WIDTHB=>

6、;W1,LPM_PIPELINE=>Mpipe,LPM_REPRESENTATION=>"SIGNED",LPM_WIDTHP=>W2,LPM_WIDTHS=>W2)PORT MAP(clock=>clk,data=>x,datab=>c(I),result=>p(I);END GENERATE;y_out<=y(W3-1DOWNTO W3-W4);END flex;通过Quartus U软件编译正确通过，其 RTL级结构如图3-5所示:图3-5 RTL结构图具体过程的第一步是Load,如果Load_x=0,就将系数下载

7、到抽头延迟线上， 否则就将数据字下载到x寄存器中；第二步称为SOP执行乘积和的计算，对乘 积p(I)进行一位有符号扩展，并加到前面的部分乘积上，还要注意所有的乘法 器都是由gen erate声明来举例说明的，这一声明允许额外流水线级的分配。最 后，输出y_out被赋以SOP除以256的植，因为事先假定的系数都是分数形式的(也就是 fk <1.0)。设计使用了890 个 LC，以 46.72MHz 的 RegisteredPerformanee 运行。要仿真这一长度为4的滤波器，先来研究一下Daubechies DB4滤波器系数:G(z)=(1+ .3)+(3+ 3) z"*+(3- 3) z+(1- 3) z 14丿2G(z)=0.48301+0.8365 z "*+0.2241 z -0.1294 z“将系数量化成8位(加上符号位)精度模式，结果如下：G(z)=( 124+214z'+57z=33 z”)/256124+214zt事0事Q5 0 I鲁II：