verilog 实现16阶巴特沃斯滤波器

下面是一个基于FIR结构的Verilog代码实现一个16阶巴特沃斯低通滤波器，使用了双倍抽取的方法：

module butterworth_filter(
  input clk,
  input reset,
  input [15:0] data_in,
  output reg [15:0] data_out
);

parameter [15:0] coeffs [0:15] = '{16'h0, 16'h2, 16'h6, 16'h10, 16'h1c, 16'h2a, 16'h3a, 16'h4a, 16'h57, 16'h5e, 16'h5e, 16'h57, 16'h4a, 16'h3a, 16'h2a, 16'h1c};

reg [15:0] delay_line [0:15];
reg [15:0] acc;

integer i, j;

always @(posedge clk) begin
  if (reset) begin
    acc <= 0;
    for (i = 0; i < 16; i = i + 1) begin
      delay_line[i] <= 0;
    end
  end else begin
    acc <= 0;
    delay_line[0] <= data_in;
    for (i = 1; i < 16; i = i + 1) begin
      delay_line[i] <= delay_line[i-1];
    end

    for (j = 0; j < 16; j = j + 1) begin
      acc <= acc + coeffs[j] * delay_line[j];
    end

    data_out <= acc;
  end
end

endmodule

这个滤波器使用了一个16个元素的延迟线和一个16个系数的系数数组。当输入数据到达时，它被移动到延迟线的起始位置，并且最后一个数据被丢弃。然后，每个延迟线的值乘以相应的系数，并将结果相加，以产生输出数据。

在这个实现中，我们使用了双倍抽取的方法，对输入信号进行了采样，因此在采样后的输出数据中，每个输入数据点之间有一个样本被插入。这个滤波器可以通过修改系数数组来实现不同类型的滤波器，例如高通、带通或带阻滤波器。