1 xilinx fir ip 簡介

1）符合 AXI4-Stream 的接口

2）高性能有限脈沖響應（FIR），多相抽取器，多相內插器，半帶，半帶抽取器和半帶內插器，希爾伯特變換和內插濾波器實現

3）最多支持 256 組系數，處理一組以上時，每組 2 至 2048 個系數。

4）輸入數據高達 49 位精度

5）濾波器系數高達 49 位精度

6）支持多達 1024 個交錯數據通道

7）支持高級交錯數據通道序列

8）通過共享控制邏輯支持多個并行數據通道

9）插值和抽取因子通常最多為 64，單通道濾波器的最大為 1024

10）支持大于時鐘頻率的采樣頻率

11）在線系數重裝能力

12）用戶可選的輸出舍入

13）高效的多列結構，適用于所有過濾器的實現和優化

Fir 公式

常規抽頭延遲線 FIR 濾波器表示

2 設計驗證思路

如上圖所示，混頻模塊內部包含兩個 dds 模塊，一個產生 2khz sine 波，一個產生 3khz sine 波，然后相乘得到 1khz+6khz 的混頻，然后使用 xilinx FIR IP 設計一個低通濾波器濾掉 6khz，最后只剩 1khz。

3 matlab fdatool 設計低通濾波器

1）打開 fdatool

2）低通濾波器設計

Fs=44100;

Fpass =3000;

Fstop =5000;

Apass = 1;

Astop =120;

幅頻響應如下圖所示。

3 系數量化

4）matlab 導出 .coe

4 xilinx FIR IP的設置與仿真

如上圖所示，左側包含 IP Symbol、Freq.Response、Implementation Details 和 CoefficientReload。右側包括 Filter Options、Channel Specification、Implementation、Detailed Implementation、Interface 和 Summary.

1） Filter Options

（1）系數源（Coefficient Source）：直接在 GUI 中使用系數矢量參數或使用由 CoefficientFile 參數指定的 .coe 文件，指定要使用的系數輸入。

（2）系數向量（Coefficient Vector ）：用于直接在 GUI 中指定濾波器系數。過濾器系數使用逗號分隔列表以十進制形式指定，與過濾器系數數據文件中的 coefdata 字段相同。與 .coe 文件一樣，可以使用 FIR 編譯器根據您的要求適當量化的非整數實數來指定濾波器系數。

（3）濾波器類型（Filter Typ ）：支持五種濾波器類型：單速率 FIR，插值 FIR，抽取 FIR，希爾伯特變換和插值 FIR。

2） Channel Specification

（1）選擇格式（Select format ）：選擇用于指定硬件過采樣率，內核可用于處理輸入采樣并生成輸出的時鐘周期數的格式。該值直接影響核心實現和所使用資源的并行度。選擇“頻率規格”后，可以指定“輸入采樣頻率”和“時鐘頻率”。這些值之間的比率以及其他核心參數決定了硬件過采樣率。

選擇“輸入采樣周期”時，可以指定輸入采樣之間的時鐘周期數。同樣，選 擇“輸出采樣周期”時，可以指定輸出采樣之間的時鐘周期數。

（2）采樣周期（Sample Period ）：輸入或輸出采樣之間的時鐘周期數。當指定了多個通道時，該值應該是時分多路復用輸入樣本數據流之間時鐘周期的整數。可以使用分數采樣周期來指定大于時鐘頻率的采樣頻率 。

（3）輸入采樣頻率（Input Sampling Frequency ）：該字段可以是整數或實數值；它指定一個通道的采樣頻率。根據時鐘頻率和濾波器參數（例如插值率和通道數）設置上限。

（4）時鐘頻率（Clock Frequency ）：此字段可以是整數或實數值。限制是根據采樣頻率，內插率和通道數設置的。該領域僅影響體系結構選擇。最終的實現可能無法達到指定的時鐘速率。

3） Implementation

（1）系數類型（Coefficient Type ）：系數數據可以指定為有符號或無符號。

（2）輸入數據小數位（Input Data Fractional Bits ）：用于表示過濾器輸入數據樣本的小數部分的輸入數據寬度位數。該字段僅供參考。它與系數小數位一起使用，以計算濾波器的輸出小數位值。此參數在 IP 集成器中自動設置，但也可以被覆蓋。

（3）輸出舍入模式（Output Rounding Mode ）：指定要應用于過濾器輸出的舍入類型。

（4）輸出小數位（Output Fractional Bits ）：此字段報告用于表示濾波器輸出樣本小數部分的輸出寬度位數

4） Interface

5） Freq.Response

將混頻信號和經過 xilinx FIR IP 濾波后信號寫出 matlab 觀察時域和頻域 。

1 混頻信號

濾波前的 1khz+6khz 的混頻信號。

2 濾波后

如上所示，經過濾波后 6khz 完全被濾除，只剩下 1khz 信號。仿真驗證成功。
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