数字滤波器的MATLAB与FPGA实现(第3版)电子书

内容简介

作者简介

前言

第1章 数字滤波器及FPGA概述

1.1 滤波器概述

1.1.1 滤波器简介

1.1.2 数字滤波器的分类

1.1.3 滤波器的特征参数

1.2 FPGA基本知识

1.2.1 FPGA的基本概念及发展历程

1.2.2 FPGA的结构和工作原理

1.2.3 IP核的概念

1.3 FPGA在数字信号处理中的应用

1.4 AMD系列器件简介

1.4.1 AMD系列器件概览

1.4.2 7系列FPGA芯片简介

1.5 FPGA信号处理板CXD720

1.6 小结

第2章 设计语言及环境介绍

2.1 Verilog HDL语言简介

2.1.1 HDL语言

2.1.2 Verilog HDL语言

2.1.3 本书中的Verilog HDL代码设计原则

2.2 FPGA设计流程

2.3 Vivado软件开发步骤

2.3.1 流水灯电路功能

2.3.2 流水灯电路设计输入与实现

2.3.3 程序下载

2.4 MATLAB软件简介

2.5 MATLAB的常用信号处理函数

2.5.1 常用的信号产生函数

2.5.2 常用的信号分析函数

2.5.3 滤波器设计分析工具FDATOOL

2.6 MATLAB与Vivado的联合应用

2.7 小结

第3章 FPGA实现数字信号处理基础

3.1 数的表示

3.1.1 莱布尼茨与二进制

3.1.2 定点数表示法

3.1.3 浮点数表示法

3.2 FPGA中数的运算

3.2.1 加/减法运算

3.2.2 乘法运算

3.2.3 除法运算

3.2.4 有效数据位的计算

3.3 有限字长效应

3.3.1 字长效应的产生因素

3.3.2 A/D转换的字长效应

3.3.3 数字滤波器系数的字长效应

3.3.4 滤波器运算中的字长效应

3.4 小结

第4章 FIR滤波器原理及Verilog HDL设计

4.1 FIR滤波器的理论基础

4.1.1 线性时不变系统

4.1.2 FIR滤波器的原理

4.1.3 FIR滤波器的特性

4.1.4 FIR滤波器的结构形式

4.2 FIR滤波器的设计方法

4.2.1 窗函数法

4.2.2 频率取样法

4.2.3 等纹波切比雪夫逼近法

4.3 FIR滤波器的MATLAB设计

4.3.1 采用fir1函数设计

4.3.2 采用kaiserord函数设计

4.3.3 采用fir2函数设计

4.3.4 采用firpm函数设计

4.4 FIR滤波器的系数量化方法

4.4.1 常规的FIR滤波器系数量化原理

4.4.2 滤波器系数量化前后的性能对比

4.4.3 采用FDATOOL设计滤波器

4.5 并行结构FIR滤波器的Verilog HDL设计

4.5.1 并行结构FIR滤波器原理

4.5.2 并行结构FIR滤波器的Verilog HDL设计

4.5.3 乘法器IP核的应用

4.5.4 测试数据模块设计及DDS核的应用

4.5.5 并行结构FIR滤波器的仿真测试

4.6 串行结构FIR滤波器的Verilog HDL设计

4.6.1 串行结构FIR滤波器原理

4.6.2 串行结构FIR滤波器的Verilog HDL设计

4.6.3 串行结构FIR滤波器的仿真测试

4.6.4 串行结构FIR滤波器的运算时序

4.7 FIR滤波器的板载测试

4.7.1 硬件接口电路

4.7.2 板载测试程序

4.7.3 板载测试验证

4.8 小结

第5章 FIR滤波器IP核设计

5.1 FIR核设计并行结构滤波器

5.1.1 新建FIR核并完成参数设置

5.1.2 并行结构FIR核滤波器仿真

5.2 FIR核设计串行结构滤波器

5.2.1 改进的滤波器系数量化方法

5.2.2 MATLAB设计滤波器系数文件

5.2.3 串行结构FIR核滤波器设计

5.3 FIR核设计滤波器的板载测试

5.3.1 硬件接口电路及板载测试程序

5.3.2 板载测试验证

5.4 FIR核的系数重载设计

5.4.1 FIR核的系数重载方法

5.4.2 系数可重载的FIR滤波器设计

5.5 系数可重载FIR滤波器的板载测试

5.5.1 硬件接口电路及板载测试程序

5.5.2 板载测试验证

5.6 小结

第6章 IIR滤波器设计

6.1 IIR滤波器的理论基础

6.1.1 IIR滤波器的原理及特性

6.1.2 IIR滤波器的结构形式

6.1.3 IIR滤波器与FIR滤波器的比较

6.2 IIR滤波器的设计方法

6.2.1 几种典型的模拟滤波器

6.2.2 原型转换设计方法

6.2.3 直接设计方法

6.3 IIR滤波器的MATLAB设计

6.3.1 采用butter函数设计

6.3.2 采用cheby1函数设计

6.3.3 采用cheby2函数设计

6.3.4 采用ellip函数设计

6.3.5 采用yulewalk函数设计

6.3.6 几种设计函数的比较

6.3.7 采用FDATOOL设计

6.4 IIR滤波器的系数量化方法

6.4.1 量化直接型IIR滤波器系数

6.4.2 IIR滤波器系数的字长效应

6.5 直接型IIR滤波器设计

6.5.1 直接型IIR滤波器的实现方法

6.5.2 零点系数的Verilog HDL设计

6.5.3 极点系数的Verilog HDL设计

6.5.4 顶层文件的设计

6.5.5 直接型IIR滤波器仿真测试

6.5.6 直接型IIR滤波器的改进设计

6.6 直接型IIR滤波器板载测试

6.6.1 硬件接口电路及板载测试程序

6.6.2 板载测试验证

6.7 级联型IIR滤波器系数量化设计

6.7.1 将IIR滤波器转换成级联型结构

6.7.2 对级联型IIR滤波器系数进行量化

6.8 级联型IIR滤波器设计及仿真

6.8.1 级联型IIR滤波器设计

6.8.2 级联型IIR滤波器仿真测试

6.9 小结

第7章 多速率信号处理原理及CIC滤波器设计

7.1 多速率信号处理基础知识

7.1.1 多速率信号处理的概念及作用

7.1.2 多速率信号处理的一般步骤

7.1.3 软件无线电中的多速率信号处理

7.2 抽取与内插处理

7.2.1 整数倍抽取

7.2.2 整数倍内插

7.2.3 比值为有理数的抽样频率转换

7.3 CIC滤波器原理及应用条件

7.3.1 多级CIC滤波器原理及仿真

7.3.2 单级CIC滤波器原理及仿真

7.3.3 CIC滤波器的应用条件分析

7.4 单级CIC滤波器的Verilog HDL设计及测试

7.4.1 单级CIC滤波器的Verilog HDL设计

7.4.2 单级CIC滤波器的仿真测试

7.5 多级CIC滤波器的Verilog HDL设计及测试

7.5.1 多级CIC滤波器结构分析

7.5.2 多级CIC滤波器设计中数据位宽的讨论

7.5.3 多级CIC滤波器的Verilog HDL设计

7.5.4 多级CIC滤波器的仿真测试

7.6 CIC滤波器IP核的使用

7.6.1 CIC滤波器IP核简介

7.6.2 IP核设计多级CIC抽取滤波器及仿真测试

7.7 CIC滤波器的板载测试

7.7.1 硬件接口电路及板载测试程序

7.7.2 板载测试验证

7.8 小结

第8章 半带滤波器设计

8.1 FIR半带滤波器原理及MATLAB设计

8.1.1 半带滤波器的原理

8.1.2 半带滤波器的MATLAB设计

8.2 单级半带滤波器的Verilog HDL设计及仿真

8.2.1 单级半带滤波器系数的设计

8.2.2 半带滤波器IP核的创建

8.2.3 半带滤波器的仿真测试

8.3 多级半带滤波器MATLAB设计

8.3.1 各级半带滤波器的总体技术要求

8.3.2 允许过渡带有混叠的设计

8.3.3 不允许过渡带有混叠的设计

8.4 多级半带滤波器的FPGA设计

8.4.1 多级半带滤波器的性能指标设计

8.4.2 多级抽取系统的Verilog HDL设计

8.4.3 多级抽取系统的测试仿真

8.5 多级半带滤波器的板载测试

8.5.1 硬件接口电路及板载测试程序

8.5.2 板载测试验证

8.6 小结

第9章 自适应滤波器原理及Verilog HDL设计

9.1 自适应滤波器简介

9.1.1 自适应滤波器的概念

9.1.2 自适应滤波器的应用

9.2 自适应算法的一般原理

9.2.1 常用误差准则

9.2.2 维纳-霍夫方程

9.3 LMS算法原理及实现结构

9.3.1 LMS算法的原理

9.3.2 LMS算法的实现结构

9.3.3 LMS算法的字长效应

9.3.4 符号LMS算法原理

9.4 LMS算法的MATLAB仿真

9.4.1 蒙特-卡罗仿真方法

9.4.2 LMS算法仿真模型

9.4.3 LMS算法仿真

9.5 自适应线性滤波器原理及仿真

9.5.1 自适应线性滤波器原理

9.5.2 利用线性滤波器实现通道失配校正

9.5.3 校正算法的MATLAB仿真

9.6 通道失配校正算法的Verilog HDL设计

9.6.1 确定运算字长及数据截位方法

9.6.2 计算时钟频率并分配各步骤所需时钟周期

9.6.3 算法的Verilog HDL实现

9.6.4 FPGA实现后的仿真测试

9.6.5 关于通道失配校正算法数据范围的讨论

9.7 通道失配校正算法的板载测试

9.7.1 硬件接口电路

9.7.2 板载测试程序

9.7.3 板载测试验证

9.8 小结

第10章 自适应天线阵及陷波器Verilog HDL设计

10.1 自适应天线阵的原理

10.2 自适应天线阵的MATLAB仿真

10.3 自适应天线阵的FPGA实现

10.3.1 自适应天线阵的Verilog HDL设计

10.3.2 FPGA实现后的仿真测试

10.4 自适应陷波器原理

10.5 自适应陷波器的MATLAB仿真

10.6 自适应陷波器的FPGA实现

10.6.1 自适应陷波器的Verilog HDL设计

10.6.2 FPGA实现后的仿真测试

10.7 自适应陷波器的板载测试

10.7.1 硬件接口电路

10.7.2 板载测试程序

10.7.3 板载测试验证

10.8 小结

第11章 变换域滤波器Verilog HDL设计

11.1 变换域滤波器简介

11.2 离散傅里叶变换简介

11.2.1 离散傅里叶变换原理

11.2.2 栅栏效应与频率分辨率选择方法

11.3 快速傅里叶变换原理及仿真

11.3.1 FFT算法的基本思想

11.3.2 FFT算法的MATLAB仿真

11.4 频域滤波器的原理及MATLAB仿真

11.4.1 抗窄带干扰滤波器的原理

11.4.2 检测门限的选取

11.4.3 频域滤波器的MATLAB仿真

11.5 频域滤波器FPGA实现

11.5.1 频域滤波器的高效结构设计

11.5.2 简易频域滤波器原理及仿真

11.5.3 FFT核设置方法

11.5.4 频域滤波器的顶层文件Verilog HDL设计

11.5.5 FFT基本接口时序仿真分析

11.5.6 IFFT基本接口时序仿真分析

11.5.7 频域滤波模块Verilog HDL设计

11.5.8 FPGA实现后的仿真测试

11.6 频域滤波器的板载测试

11.6.1 硬件接口电路

11.6.2 板载测试程序

11.6.3 板载测试验证

11.7 小结

第12章 DPSK解调系统Verilog HDL设计

12.1 数字接收机的一般原理

12.1.1 通用数字接收机处理平台

12.1.2 基本调制/解调技术

12.1.3 改进的数字调制解调技术

12.2 DPSK调制/解调原理

12.2.1 DPSK调制原理及信号特征

12.2.2 DPSK的MATLAB仿真

12.2.3 DPSK解调原理

12.3 DPSK解调参数设计

12.3.1 数字下变频器的设计

12.3.2 低通滤波器参数的设计

12.3.3 数字鉴相器的设计

12.3.4 环路滤波器的设计

12.3.5 载波同步环设计的一般步骤

12.4 DPSK解调电路的Verilog HDL设计

12.4.1 顶层模块的Verilog HDL设计

12.4.2 鉴相器及环路滤波器的Verilog HDL设计

12.4.3 DPSK解调电路的仿真测试

12.5 DPSK解调电路的板载测试

12.5.1 硬件接口电路

12.5.2 板载测试程序

12.5.3 板载测试验证

12.6 小结

参考文献