FPGA上优化FIR滤波器资源算法:节省11.7%-29.7%
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更新于2024-08-12
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"本文主要探讨了一种在FPGA(Field-Programmable Gate Array)上实现FIR(Finite Impulse Response)数字滤波器的资源优化算法,该算法旨在提高性能的同时减少硬件资源的消耗。文章是2009年的研究成果,针对原有的移位加算法进行了深入分析,提出了优化策略,尤其是在16阶固定系数FIR滤波器的应用中,相比于原始算法和Xilinx CoregenTM生成的分布式算法滤波器,优化后的方法能显著节省FPGA资源。"
在FPGA上实现FIR数字滤波器是一项关键任务,特别是在高速信号处理应用中。传统的移位加算法虽然简单,但在资源利用率和性能之间可能存在平衡问题。本文提出的资源优化算法通过对算子调度的细致分析,找到了在不同条件下的最佳调度方案,从而实现了更有效的硬件利用。
在算法优化过程中,作者提到了几种具体的算子调度策略,如图16、17、18所示,这些策略涉及到加法器(A)、乘法器(B)、常数(C)和数据(D)的组合与分配,通过调整这些操作的执行顺序和并行性,可以显著减少FPGA的逻辑单元(LUTs)、触发器(FFs)和其他资源的使用。
例如,图16展示了计算器调度6)-a,其中A、B、C和D的组合以节省资源的方式进行。图17(6)-b)和图18(6)-c)则表示了其他可能的调度方案,每种方案都针对特定的滤波器结构和资源限制进行了优化。通过这些调度,算法能够在不牺牲滤波性能的前提下,有效降低FPGA上的硬件需求。
实验结果显示,当应用于16阶固定系数FIR滤波器时,优化后的算法相对于原移位加算法节省了11.7%的资源,对比Xilinx CoregenTM生成的同等规模分布式算法滤波器,节省比例更是达到了29.7%,这充分证明了优化算法的有效性。
总结来说,这篇论文提供了一种在FPGA上实现FIR滤波器的资源优化方法,通过精细的算子调度策略,实现了更高的资源效率和性能,这对于设计高效、紧凑的数字信号处理系统具有重要的理论和实践价值。
2021-07-13 上传
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