文章来源:FPGA入门到精通
FIR滤波器是数字信号处理中常用的滤波器,除了通过Verilog代码自己实现外,Vivado提供了一个FIR滤波器 IP,可以直接调用。
一、什么是 Vivado FIR IP 核
FIR(Finite Impulse Response)滤波器即有限长单位冲激响应滤波器,是数字信号处理中非常重要的一种滤波器类型。
它具有线性相位、稳定性高等优点,在通信、音频处理、图像处理等众多领域都有着广泛的应用。
Vivado 是 Xilinx 公司推出的一款功能强大的 FPGA 开发工具,其中的 FIR IP 核是一个预先设计好的、可配置的模块,用于在 FPGA 上实现 FIR 滤波器功能。
通过使用这个 IP 核,我们可以避免从头开始编写复杂的 FIR 滤波器代码,大大提高开发效率,同时也能保证滤波器的性能和可靠性。
二、FIR IP核的调用与配置
Vivado创建工程后,在IP Catalog中打开FIR Compiler配置界面。
1、Filter Options页面
这是滤波器选项配置,配置滤波器参数,左侧的“Freq Response”可查看对应的频率响应图。
(1)Filter Coefficients
Vivado FIR IP核没有设计滤波器和生成滤波器系数的功能,所以需要使用matlab等工具设计滤波器,并计算出滤波系数导入到IP中。
Select Source:滤波器系数来源设置,可选“COE Vector”或“COE File”。
选择“COE Vector”时,直接在“Coefficients Vector”中,输入滤波器系数向量。
选择“COE File”时,在“Coefficients File”中点击【文件夹】按钮,找到需要的coe文件,也可以点击【修改文件】按钮。
Number of Coefficients set:滤波通道数设置
Number of Coefficients(per set):自动识别出每一个通道滤波器系数的个数。
Use Reloadable Coefficients:使用可重载系数
(2)Filter Specifcation
Filter Type:滤波器结构设置,可选:
“Single Rate”(单速率,即数据输出与输入速率相同)。
其它多速率模式,Decimation(抽取)和 Interpolation(插值)、Hilbert(希尔伯特变换)模式等应用于多速率信号处理系统。
其它选项:不可设置
2、Channel specification页面
这是配置通道参数页面,设置滤波器运行时钟频率和采样频率。
Channel Sequence:通道顺序选择,可选basic。
Number of Channels:数据通道数量。
Number of Paths:
Select Format:选择格式,选择用于指定硬件过采样率、内核可用于处理输入样本并生成输出的时钟周期数的格式。
Sample Period:输入或输出样本之间的时钟周期数。
Input Sampling Frequence:输入数据采样时钟速率,也就是采样频率。
Clock Frequence:滤波器运行时钟频率
注意:
如果需要处理多路数据合并后的串行数据时,可设置多个通道,每个通道间都以tlast信号隔开,表示一个通道信号数据结束。
3、Implementation页面
根据滤波器设计,例如设置FIR滤波器系数为12bit有符号整数,输入数据设置为12bit有符号整数,其他保持默认设置。
(1)Coeffcient Options
Coeffcient Type:系数类型,有符号数、无符号数
Quantization:量化方式,
Coeffcient Width:系数位宽
Coeffcient Fractional Bits:小数位数
Coeffcient Structure:近似方式
(2)Data Path Option
Input Data Type:输入数据类型
Input Data Width:输入数据位宽
Input Data Fractional Bits:输入数据小数位数
Output Rounding Mode:近似方式
Output Width:输出位宽
4、Detailed Implementation页面
这里是配置IP核布线优化策略,以及关键逻辑和功能的资源消耗类型设定,一般默认即可。
5、Interface页面
这是接口配置页面,可配置输入输出数据接口以及控制接口。
(1)Data Channel Options
TLAST信号配置:
不需要:不添加该端口。
矢量成帧:表示每个数据信道最后一个数据。
包成帧:同步输出数据通道tlast。
TUSER信号配置:
表示数据通道的起始信号,设置输入输出接口是否添加该信号。
Control Signals:
ARESETn:添加复位信号。
ACLKen:添加使能时钟信号。
三、FIR IP核的主要接口
aclk:时钟信号;
s_axis_data_tdata:输入采样数据;
s_axis_data_tready:输出信号,1 表示IP核已准备好接收采样数据;
s_axis_data_tvalid:表示当前输入的采样数据是否有效;
m_axis_data_tdata:表示滤波后的输出数据;
m_axis_data_tvalid:表示当前输出数据是否有效。
更多功能和配置,请阅读官方手册: