原创 【博客大赛】直接型FIR的FPGA设计（一）

FIR滤波器可以说是FPGA数字信号处理设计的敲门砖。记录直接型FIR设计的流程与方法。

（一）MATLAB设计需求的FIR滤波器

使用MATLAB中的FDATool，在命令行输入fdatool：

之后便弹出fdatool滤波器设计工具：

随后我们可以在界面中设计我们需要的滤波器特性，如本示例将用窗函数法设计一个截止频率15k采样率48k的FIR低通滤波器，设置好各项参数后，点击Design Fitter，得下图滤波器设计完成：

最后，我们将生成MATLAB设计文件，用于我们的设计仿真。在菜单栏中file->Generate MATLAB Coder，便可生成我们需要的m文件。

m文件中包含了函数fir_Design()，函数开始时对滤波器各项参数进行设置，最后生成了我们所需FIR滤波器的系数。代码如下：

function config_parameter = fir_Design();
%*******************************************************
% file     : fir_Design.m
% desp     : FIR matlab design code
% author   : lovejlx2006@163.com
% date     : 2011.5.3
% version  : 0.1
%*******************************************************
%FIR_DESIGN Returns a config parameter object.

%
% M-File generated by MATLAB(R) 7.6 and the Signal Processing Toolbox 6.9.
%
% Generated on: 27-Apr-2011 21:38:49
%

% FIR Window Lowpass filter designed using the FIR1 function.

% All frequency values are in Hz.

Fs = 48000;  % Sampling Frequency

Fpass = 15000;              % Passband Frequency
Fstop = 16000;              % Stopband Frequency
Dpass = 0.057501127785;     % Passband Ripple
Dstop = 6.3095734448e-005;  % Stopband Attenuation
flag  = 'scale';            % Sampling Flag

% Calculate the order from the parameters using KAISERORD.
[N,Wn,BETA,TYPE] = kaiserord([Fpass Fstop]/(Fs/2), [1 0], [Dstop Dpass]);

% Calculate the coefficients using the FIR1 function.
b  = fir1(N, Wn, TYPE, kaiser(N+1, BETA), flag);

in_word_len = 8;
coef_word_len = 16;
addr_word_len = ceil(log2(length(b)/2));
out_word_len = in_word_len + ceil(log2(length(b)));

b_fixed = round(b*(2^(coef_word_len-1)-1));
% output magnitude and phase
figure
freqz(b);

%Hd = dfilt.dffir(b);

config_parameter.Fs = Fs;
config_parameter.coef_float = b;
config_parameter.coef_fixed = b_fixed;
config_parameter.coef_len = length(b);
config_parameter.in_word_len = in_word_len;
config_parameter.coef_word_len = coef_word_len;
config_parameter.addr_word_len = addr_word_len;
config_parameter.out_word_len = out_word_len;
config_parameter.simdata_len = 100*length(b);
end
% [EOF]

文件中自己添加部分是为了给FPGA设计定义参数，便于之后我们做算法仿真时调用该函数。并输出了FIR滤波器的频率特性：