VHDL实现FIR滤波器：15阶低通滤波器设计

"该资源是一份关于使用VHDL语言设计FIR滤波器的期末大作业，作者曹振翔，指导教师黎海涛，完成于2015年12月19日。作业包括两个部分：由VHDL实现的BPSK解调和15阶FIR低通滤波器设计。" 正文： 在电子工程领域，可编程逻辑电路（PLC）是实现数字系统设计的关键技术之一。VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，广泛用于数字系统的建模、设计和验证。本作业主要探讨了如何利用VHDL语言设计和实现两种重要的数字信号处理组件：BPSK解调器和FIR（Finite Impulse Response）滤波器。 实验一基于VHDL的BPSK解调，BPSK（Binary Phase Shift Keying）是一种常见的数字调制方式，其信息被编码在载波相位的两个状态之间切换。在解调过程中，由于BPSK信号的幅度恒定且无法通过频率分离，所以通常采用相干解调方法。在VHDL程序实现中，通常会涉及分频计数器、相位比较器等模块，通过检测载波相位的变化来恢复原始的基带信号。 实验二则聚焦于15阶FIR低通滤波器的设计。FIR滤波器因其线性相位特性、可调整的滤波响应以及易于硬件实现而广泛应用于通信和信号处理。15阶FIR滤波器意味着它包含了15个延迟单元，可以提供一定的频率选择性。设计FIR滤波器通常包括以下几个步骤： 1. 实验原理与思路：首先，理解FIR滤波器的结构，其基本单元是延迟线和加法器，通过线性组合不同延迟的输入样本来形成输出。设计思路可能包括确定滤波器的性能指标（如截止频率、阻带衰减等），然后在MATLAB等工具中进行参数设定。 2. 实验过程：在MATLAB中，可以使用滤波器设计函数（如`fir1`）生成滤波器系数，这些系数将用于VHDL代码中。VHDL设计包括以下部分： - 延迟单元（Delay Unit）：用于存储输入信号的一个或多个采样周期。 - 加法器（Adder）：将延迟单元中的样点与权值相乘后相加，形成滤波器的输出。 - 乘法器（Multiplier）：对每个延迟样本与对应的滤波器系数进行乘法操作。 - 减法器（Subtractor）：在某些特定设计中，可能会用到减法器来实现特殊的滤波效果。 3. 仿真结果与分析：设计完成后，使用硬件描述语言编译器进行综合，并在硬件模拟器中进行功能和时序仿真，验证滤波器是否满足设计规格。最后，根据仿真结果进行性能分析，包括频率响应、失真度和信噪比等方面的评估。 4. 心得体会：这部分可能包含了作者在设计过程中遇到的问题、解决策略以及对VHDL语言和FIR滤波器设计更深入的理解。 这份作业详细展示了如何使用VHDL语言进行数字信号处理系统的实现，对于理解FIR滤波器的工作原理和VHDL编程技巧具有重要的学习价值。