以99階FIR低通濾波器為例，學(xué)習(xí)使用matlab的fdatool工具箱設(shè)計(jì)濾波器，并將濾波器系數(shù)導(dǎo)出到.coe文件，聯(lián)合Vivado進(jìn)行FPGA的FIR濾波器設(shè)計(jì)。

本文濾波器參數(shù)為：低通FIR濾波器，窗函數(shù)設(shè)計(jì)，采用布萊克曼窗，99階，抽樣頻率32MHz，通帶頻率1.5MHz，使用窗函數(shù)時(shí)截止頻率不需要設(shè)定，根據(jù)選定的窗函數(shù)和階數(shù)決定截止頻率。

1. 打開matlab

2.命令行輸入fdatool，回車，打開fdatool濾波器設(shè)計(jì)工具箱

打開后的初始界面如下：
1處選定濾波器類型（低通、高通、帶通、帶阻）；
2處選擇要設(shè)計(jì)IIR（無限沖激響應(yīng)）濾波器還是FIR（有限沖擊響應(yīng)）濾波器，并且選擇使用哪種方法設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的濾波器；
3處設(shè)計(jì)濾波器的階數(shù)，一般階數(shù)越多濾波效果越好，但是系數(shù)對(duì)應(yīng)的也越多，在FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的時(shí)候會(huì)占用更多的資源，設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮；

3.設(shè)計(jì)所需濾波器

低通（Lowpass），FIR濾波器，窗函數(shù)設(shè)計(jì)（Window），采用布萊克曼窗（Blackman），99階（會(huì)有100個(gè)系數(shù)，這個(gè)是固定的，N階FIR需要N+1個(gè)系數(shù)），抽樣頻率32MHz，通帶頻率1.5MHz，使用窗函數(shù)時(shí)截止頻率不需要設(shè)定，選定的窗函數(shù)和階數(shù)已經(jīng)限定了截止頻率。

按照上圖設(shè)定參數(shù)后，點(diǎn)擊Design Filter。

設(shè)計(jì)完成后，黃色框內(nèi)顯示幅頻響應(yīng)曲線，可以看到，使用Fs=32MHz的抽樣頻率，顯示的頻率為0~Fs/2即0-16MHz的幅頻響應(yīng)，大概在2MHz左右幅度下降為原來的-60dB以下，換算成幅度即1/1000以下（-60dB=20log(1/1000)）。

4.參數(shù)量化

使用16位的濾波器參數(shù)，定點(diǎn)數(shù)表示。
點(diǎn)擊左側(cè)第三個(gè)框，進(jìn)行參數(shù)量化，在FPGA中計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)是很麻煩的事情，并且浮點(diǎn)數(shù)的操作在射頻輸出時(shí)會(huì)影響功放性能，此處設(shè)置為定點(diǎn)數(shù)（一般都是設(shè)為定點(diǎn)數(shù)處理，設(shè)成浮點(diǎn)數(shù)可以試一下，是無法導(dǎo)出為Xilinx設(shè)計(jì)所需的.coe文件）。這里進(jìn)行量化時(shí)就會(huì)引入量化誤差，位數(shù)越少誤差越大，但是位數(shù)越多在FPGA硬件中所需的資源也越多，設(shè)計(jì)中也是需要綜合考慮，此處選擇16位定點(diǎn)數(shù)量化（Fixed-point）。

5.導(dǎo)出參數(shù)

（1）導(dǎo)出參數(shù)到matlab

回到設(shè)計(jì)界面（不回去也不影響導(dǎo)出參數(shù)，此處為了更方便觀看濾波器的參數(shù)），再點(diǎn)擊 Export，即可導(dǎo)出參數(shù)到 matlab，導(dǎo)出一個(gè)名為 Num 的數(shù)組，名字可以自己修改，在命令行輸入 Num 再回車即可觀察系數(shù)。

（2）導(dǎo)出參數(shù)到Xilinx的存儲(chǔ)文件（.coe文件）

點(diǎn)擊 Targets -> XILINX Coeffient(.coe) File，

導(dǎo)出的參數(shù)共有 100 個(gè)，可以發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)計(jì)出來的時(shí)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的FIR濾波器，第一個(gè)參數(shù)和第 100 個(gè)參數(shù)一樣，第 2 個(gè)和第 99 個(gè)一樣，依次對(duì)應(yīng)。

作者：FPGA探索者

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的怎么将matlab滤波器系数导出_matlab与FPGA数字信号处理系列（1）——通过matlab工具箱设计FIR数字滤波器...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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