改进的格型FIR滤波器设计：基于DSP Builder与FPGA

"基于DSP Builder的格型FIR滤波器的设计与实现 (2008年)，作者：梁青，熊伟，廖延娜，发表于《西北大学学报(自然科学版)》2008年10月第38卷第5期" FIR（Finite Impulse Response，有限长冲激响应）滤波器是一种广泛应用在数字信号处理中的重要工具，由于其稳定性和线性相位特性，常被用于图像处理、语音识别和模式识别等多个领域。格型FIR滤波器是FIR滤波器的一种结构形式，其优点在于可以高效地实现高精度的滤波操作，但通常会占用较多的硬件资源。 该研究的主要目的是提高格型FIR滤波器的运算速度并优化其硬件资源利用率。通过深入研究格型FIR滤波器的结构特点，作者提出了一种改进的滤波器结构，旨在减少逻辑单元的使用，进而提升运算效率。在实现过程中，研究者利用了Altera公司的FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术，以及其提供的数字信号处理工具DSP Builder，该工具可以将MatLab/Simulink的设计模型无缝转换到硬件描述语言，如Verilog或VHDL，使得设计过程更加直观和高效。 使用DSP Builder，研究人员能够在FPGA芯片上实现改进的格型FIR滤波器。FPGA相对于专用DSP芯片的优势在于，它可以提供更高的运算速度，并且可以根据需要灵活配置硬件资源。通过计算机仿真分析，改进后的格型FIR滤波器不仅在最高工作频率上有显著提升，而且在逻辑元件（LE，Logic Elements）的占用上也得到了优化，这证明了改进方案的有效性。 Altera的Stratix系列芯片是一个高性能的FPGA平台，采用Quartus II设计软件进行设计、综合、编译和时序分析，可以全面评估和验证改进的格型FIR滤波器的性能。实验结果显示，这种改进的滤波器结构成功地提高了运算速度，降低了硬件资源的消耗，对于数字信号处理领域具有重要的实用价值。 这项工作展示了如何利用现代数字信号处理工具和技术来优化格型FIR滤波器的性能，为FPGA上的数字滤波器设计提供了新的思路和方法。对于未来的研究，可以进一步探索更复杂的滤波器结构，或者结合其他优化技术，以达到更高的性能和资源效率。