MATLAB与VHDL实现FPGA滤波器设计与仿真

本篇论文详细介绍了在FPGA上实现滤波器的过程，特别是在Xilinx ISE环境下利用VHDL进行设计和编程。作者Mark S. Manalo和Ashkan Ashrafi是电气与计算机工程系的专家，他们指导读者通过以下步骤进行操作： 1. **简介**：文章首先简述了目标，即设计一个数字滤波器，从模拟信号到数字信号的转换（Analog-to-Digital Conversion, ADC），并在MATLAB中完成初步设计，然后将其转化为高级硬件描述语言（HDL）——VHDL。 2. **模拟信号到数字信号转换（ADC）**：文章强调了使用的ADC/DAC（模数/数模转换器），这是将连续信号数字化的关键步骤。读者需要了解如何配置和操作这些转换器，以及在实际项目中的应用。 3. **添加直流偏置（DC Offset）**：在ADC过程中，可能需要考虑处理输入信号中的直流分量，文章可能会介绍如何在MATLAB中处理和补偿DC偏置，以确保滤波器的精度。 4. **MATLAB中的低通滤波器设计**：作者指导读者使用MATLAB的DSP工具箱和Simulink进行滤波器的设计，特别是低通滤波器的设计方法和参数设置。这部分可能涵盖了滤波器类型（如 Butterworth、Chebyshev等）、频率响应和阻带特性等内容。 5. **FPGA上的滤波器实现**：核心部分是将MATLAB中的滤波器设计转化为VHDL代码，并在Xilinx ISE环境中进行编译和下载。这涉及组件实例化、数据流管理、逻辑布线以及性能优化等FPGA开发技巧。 6. **自适应滤波器（Least Mean Square, LMS）**：除了基本滤波器，文章还可能讨论自适应滤波器的实现，如LMS算法，这种滤波器能根据输入信号动态调整其内部系数，提高对变化信号的适应性。 7. **附录**：提供了MATLAB代码片段（Analog-to-Digital Conversion Code和MATLAB Filter Code）、数字滤波器的VHDL代码（DigitalFilterCode）以及自适应滤波器的HDL实现（AdaptiveFilterHDL）。这些代码样本有助于读者理解和实践。 8. **软件环境**：文章假设读者熟悉Xilinx ISE 13.2 (64-bit)，MATLAB R2011a及其DSP工具箱和Simulink HDLCoder，这些都是设计和验证滤波器所必需的基础工具。 9. **参考资料**：最后，文章列出了相关参考资料，供读者进一步深入学习和探索滤波器设计及FPGA实现的最新研究成果。 通过阅读这篇论文，读者可以掌握从概念到实践的全过程，从而在实际FPGA项目中应用滤波器技术。