Hogenauer+CIC滤波器的MATLAB仿真与Verilog HDL设计

本文主要探讨了Hogenauer+CIC滤波器的算法研究及其在FPGA设计实现中的应用。Hogenauer+CIC（级联积分器梳状）滤波器是一种高效的设计用于高速数据抽取或插值的滤波器，尤其在无线通信和数据转换等领域有着广泛的应用。作者首先研究了不同数制之间的转换，包括有符号数、无符号数和二进制补码之间的转换，通过数学推导得出精确的转换公式，并使用MATLAB进行了实际编程和仿真，得到了滤波器的输出数据序列。 在设计过程中，由于MATLAB的数据类型与实际数字系统使用的二进制补码制可能存在差异，因此作者着重于解决这一问题。他们推导出数制转换的数学表达式，确保了算法仿真结果的准确性。接着，作者利用Verilog HDL语言进行硬件描述，这是一种硬件描述语言，常用于FPGA设计，用于描述数字逻辑电路的行为。 在硬件实现阶段，作者对多阶CIC滤波器进行了数据流测试，验证了Verilog HDL设计的正确性，测试结果与算法仿真结果保持一致。这种测试方法确保了滤波器在实际硬件中的行为与理论预期相符。通过比较理论输出数值与实际FPGA实现的结果，作者能够快速、准确地确定滤波器在FPGA上的具体实现形式。 文章的关键点在于CIC滤波器的数制选择，大部分数字处理设备倾向于使用二进制补码表示数值，因为它的优点在于能够方便地处理负数。作者通过具体的例子，如一个4位宽有符号数的二进制补码表示，进一步阐述了这种选择的重要性。整个研究过程展示了从算法仿真到硬件实现的完整流程，为设计高效的CIC滤波器提供了实用的方法和技术支持。