基于FPGA的成型濾波器設(shè)計(jì)(共45頁(yè))

1、南京理工大學(xué)紫金(z jn)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)說(shuō)明書(論文)作 者:朱鄭良 學(xué) 號(hào)：090404166 系：電子工程與光電技術(shù)系專 業(yè):通信工程 題 目:基于FPGA的成型濾波器的設(shè)計(jì) 副教授 芮義斌 指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)(jsh)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2012 年 5 月南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文(lnwn)）評(píng)語(yǔ)學(xué)生(xu sheng)姓名： 朱鄭良 班級(jí)(bnj)、學(xué)號(hào)： 090404166 題 目： 基于FPGA的成型濾波器的設(shè)計(jì) 綜合成績(jī)： 指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ)：朱鄭良同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，刻苦學(xué)習(xí)，努力鉆研，表現(xiàn)出了較強(qiáng)

2、的自學(xué)能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。該生在學(xué)習(xí)掌握了有關(guān)數(shù)字通信系統(tǒng)中成型濾波器基本原理的基礎(chǔ)上，分析了成型濾波器的設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了相應(yīng)的Matlab仿真，最后利用FPGA的IP核完成了平方根升余弦的成型濾波器設(shè)計(jì)。時(shí)序仿真結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確。朱鄭良同學(xué)較好地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的任務(wù)。論文結(jié)構(gòu)合理，條理清晰，書寫格式符合規(guī)范。同意提交答辯，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為良好。 指導(dǎo)者(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)（論文）評(píng)語(yǔ)評(píng)閱者評(píng)語(yǔ)： 評(píng)閱者(簽字)： 年 月 日答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文(z

3、hngwn)摘要 本文對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)脈沖成型濾波的應(yīng)用、原理及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先介紹了數(shù)字成型濾波的應(yīng)用意義并分析了模擬和數(shù)字兩種硬件實(shí)現(xiàn)方法,以及運(yùn)用FIR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的優(yōu)勢(shì)。接著介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型以及成型濾波器的設(shè)計(jì)基本原理，并對(duì)幾種常用的FIR濾波器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。接著討論了運(yùn)用加窗設(shè)計(jì)FIR濾波器的原理和方法，并在MATLAB上進(jìn)行了成型濾波器的時(shí)序仿真。然后介紹了FPGA的特點(diǎn)和工作原理以及采用FIR核實(shí)現(xiàn)的便捷性。最后，運(yùn)用了FPGA中的IP核實(shí)現(xiàn)了對(duì)成型濾波器的時(shí)序仿真，并驗(yàn)證了與MATLAB仿真結(jié)果的一致性。關(guān)鍵詞 成型濾波器 FIR濾波器 窗函數(shù)設(shè)計(jì)

4、 FPGA 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文(lnwn)）外文摘要Title Digital shaping filter design based on FPGA AbstractThis Paper investigates the problems about theory, application and implementation of digital base-band signal shaping. Firstly, it introduces the meanings of using shaping filter and analyzes the two ways of impleme

5、ntation: analog way and digital way,as well as the use of the advantages of the digital filter design of FIR structure.Then presented the general model of digital communication systems as well as shaping filter design rationale, and several commonly used FIR filter design the structure of a brief in

6、troduction.Went on to discuss the principles and methods of use of the windowed FIR filter design and shaping filter in MATLAB simulation,Then use ISE System Generator filter on FPGA advantages, and using FIR nuclear realized convenience.Finally, the use of IP cores in the FPGA to achieve a simulati

7、on of the shaping filterKeywords shaping filter FIR filter window function FPGA 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 頁(yè) 共 頁(yè) 目 次 TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc9326 1 引言(ynyn) 1 HYPERLINK l _Toc24758 1.1 成型(chngxng)濾波器的應(yīng)用 1 HYPERLINK l _Toc18132 1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型介紹以及成型(chngxng)濾波器在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用 1 HYPERLINK l _Toc7693 1.3 成型濾波器的硬件實(shí)

8、現(xiàn) 2 HYPERLINK l _Toc11350 2 數(shù)字成型濾波器的設(shè)計(jì) 4 HYPERLINK l _Toc29586 2.1 成型濾波器的設(shè)計(jì)原理 4 HYPERLINK l _Toc32198 2.2 FIR濾波器常用結(jié)構(gòu) 8 HYPERLINK l _Toc23777 2.3 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器 12 HYPERLINK l _Toc11806 2.4 平方根升余弦滾降濾波器的設(shè)計(jì)及MATLAB仿真 17 HYPERLINK l _Toc30639 3 基于FPGA的成型濾波器設(shè)計(jì) 24 HYPERLINK l _Toc2132 3.1 FPGA開發(fā)環(huán)境與工具 24 HYPE

9、RLINK l _Toc24265 3.2 成型濾波器的FPGA仿真實(shí)現(xiàn)（采用FIR核實(shí)現(xiàn)） 25結(jié)論 30 致謝 31參考文獻(xiàn) 32 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 PAGE 37 頁(yè) 共 32 頁(yè) 1 引言(ynyn) 在現(xiàn)代無(wú)線電通信中，成型濾波器能夠有效克服碼間干擾，從而提高了整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，因此(ync)一個(gè)通信系統(tǒng)能否有效、可靠地工作，成型濾波器起到了重要作用，是數(shù)字通信系統(tǒng)的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。11 成型(chngxng)濾波器的應(yīng)用 隨著現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，頻帶擁擠問(wèn)題日益突出。由于數(shù)字信號(hào)傳輸信道的帶限以及非線性，對(duì)發(fā)送信號(hào)的頻譜提出了較高要求1。如何節(jié)省頻帶，提高頻

10、譜利用率，已成為數(shù)字通信領(lǐng)域的一個(gè)重要課題1。為了提高頻譜的利用率，除采用高效率的數(shù)字調(diào)制技術(shù)、正交極化技術(shù)(水平、垂直極化公用技術(shù))之外，還廣泛使用成形濾波技術(shù)，即對(duì)發(fā)送信號(hào)的頻譜進(jìn)行專門加工，使其在消除碼間干擾(ISI)和實(shí)行最佳檢測(cè)的前提下，壓縮信號(hào)頻帶，提高頻譜的利用率1。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶信號(hào)的頻譜成形發(fā)展出了多種方法，作為數(shù)字通信中的核心模塊之一，對(duì)于成型濾波器的研究也越來(lái)越受到重視并逐步成熟起來(lái)。 1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型介紹以及成型濾波器在數(shù)字通信系統(tǒng)中的作用 數(shù)字通信系統(tǒng)細(xì)分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)、模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)。同步數(shù)字頻帶傳輸系

11、統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖1.12 。涉及的技術(shù)問(wèn)題有很多，其中主要有信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)、同步以及加密與解密2。信宿解密器譯碼器解調(diào)器信息源加密器編碼器調(diào)制器 信道噪聲源 圖1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)受信者 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸(chun sh)的系統(tǒng)如圖1.2 。在日常生活中大部分信號(hào)(xnho)（如語(yǔ)音信號(hào)）為連續(xù)變化的模擬信號(hào)。那么要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)在數(shù)字系統(tǒng)中的傳輸，則必須在發(fā)端將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在接收端需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即 D/A 轉(zhuǎn)換。模擬信息源抽樣、量化、編碼數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字通信 圖 1.2 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸(chun sh)系

12、統(tǒng) 數(shù)字基帶系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，我們把沒(méi)有調(diào)制器 / 解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖1.3接收濾波器 基帶信號(hào)成型器 信宿 抽樣判決器 信道信源 噪聲源cp 圖1.3 基帶傳輸系統(tǒng) 隨著現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，頻譜成形技術(shù)已成為一個(gè)重要研究課題。頻譜成形常常在基帶實(shí)現(xiàn)，壓縮基帶信號(hào)頻譜的主要方法就是采用基帶成型濾波器。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，基帶信號(hào)的頻譜一般較寬，為了有效利用信道，在傳遞前需對(duì)信號(hào)進(jìn)行成形處理，以改善其頻譜特性，使得在消除碼間干擾與達(dá)到最佳檢測(cè)接收的前提下，提高信道的頻帶利用率。圖1.3是一個(gè)典型的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，它主要由發(fā)送器、信道、接收濾波器和抽樣判

13、決器組成。發(fā)送濾波器即成型濾波器產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，在信號(hào)輸出之前，對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行壓縮，使其在消除碼間串?dāng)_和達(dá)到最佳檢測(cè)的前提下，提高頻帶的利用率。1.3 成型濾波器的硬件實(shí)現(xiàn) 在數(shù)字濾波器面世之前，脈沖整形電路是用模擬濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是，模擬濾波器的響應(yīng)特性受到元件值波動(dòng)的影響，這種波動(dòng)由公差范圍、溫度和老化等參數(shù)來(lái)標(biāo)定，因此容易出現(xiàn)感應(yīng)、雜散效應(yīng)甚至振蕩等現(xiàn)象，同時(shí)它的制作和調(diào)整較復(fù)雜，體積不易縮小，因而模擬成形濾波器只有在早期被使用。與基帶模擬成形濾波器相比，基帶數(shù)字成形濾波器具有高精度、高可靠性、高靈活性的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，還具有便于大規(guī)模集成、易于實(shí)現(xiàn)線性相位等特點(diǎn)1。因而，在

14、現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，數(shù)字成形技術(shù)大多在數(shù)字域進(jìn)行1。 數(shù)字濾波器是對(duì)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)(shxin)濾波的線性時(shí)不變系統(tǒng)1。本質(zhì)(bnzh)上它是完成從輸入到輸出(shch)過(guò)程的特定運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)1。對(duì)這樣的計(jì)算機(jī)，可以有不同的結(jié)構(gòu)形式來(lái)描述它1。IIR和FIR濾波器構(gòu)成了數(shù)字濾波器的兩大類。無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)沿用了模擬濾波器的設(shè)計(jì)結(jié)果。這是因?yàn)槟M濾波器的設(shè)計(jì)已經(jīng)成熟，但是它有一個(gè)明顯的不足，那就是在濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程中指考慮了幅度響應(yīng)，而對(duì)濾波器的相位響應(yīng)考慮較少，所以利用模擬濾波器設(shè)計(jì)出來(lái)的IIR數(shù)字濾波器的相位響應(yīng)不具有現(xiàn)行性質(zhì)。然而，F(xiàn)IR濾波器有嚴(yán)格的線性相位

15、，其單位沖擊響應(yīng)h(n)是有限長(zhǎng)、穩(wěn)定的，可以通過(guò)一些快速算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在許多實(shí)際應(yīng)用中，通常用FIR濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的濾波功能。設(shè)計(jì)FIR濾波器常用的方法有窗函數(shù)法、頻率抽樣法、最優(yōu)等波動(dòng)法等。2 數(shù)字(shz)成型濾波器的設(shè)計(jì)2.1 成型濾波器的設(shè)計(jì)(shj)原理2.1.1 無(wú)碼間干擾傳輸波形(b xn)設(shè)計(jì)的基本思想所謂碼間串?dāng)_（Inter Symbol Interference,ISI)是由于系統(tǒng)傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器和信道的特性）不理想，導(dǎo)致前后碼元波形畸變，展寬，并使前面波形出現(xiàn)很長(zhǎng)的拖尾，蔓延至當(dāng)前碼元的抽樣時(shí)刻上，對(duì)當(dāng)前碼元的判決造成干擾。如果相鄰碼元的前一個(gè)碼元波形到達(dá)后

16、一個(gè)碼元抽樣判決時(shí)刻已經(jīng)衰減到零，就能滿足要求。但是這樣的波形不易實(shí)現(xiàn)，以為實(shí)際中的波形具有很長(zhǎng)的拖尾，但是只要它在、等后面碼元抽樣時(shí)刻上正好為零，就能消除碼間串?dāng)_。 t0 Ts+t0 t0 Ts+t0 2Ts+t0 (a) (b) 圖 2.1 消除碼間串?dāng)_基本思想 如上所述，只要基帶傳輸系統(tǒng)沖激響應(yīng)波形僅在本碼元抽樣時(shí)刻上有最大值，并在其他碼元的抽樣時(shí)刻上均為0，則可消除碼間干擾。數(shù)字信號(hào)傳輸波形為，其傅里葉變換為，碼元寬度為，當(dāng)數(shù)字信號(hào)以波特的碼元速率傳輸時(shí)，接收端無(wú)碼間干擾的充要條件是:在時(shí)域上 (2.1)或者(huzh)在頻域上 (2.2)這里(zhl)，Re，Im分別表示取實(shí)部和虛部

17、。該條件為奈奎斯特第一準(zhǔn)則，它為我們提供了檢驗(yàn)一個(gè)給定的傳輸(chun sh)系統(tǒng)特性是否產(chǎn)生碼間串?dāng)_的一種方。 式(2.2)的物理意義是:把頻率軸上切開，以為間隔，然后分別平移到(-，)區(qū)間內(nèi)，它們疊加的結(jié)果，實(shí)部為常數(shù)，虛部應(yīng)為零，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)碼間干擾的傳輸。這一過(guò)程歸述為：一個(gè)實(shí)際的特性若能等效成一個(gè)理想低通濾波器，如圖2.2則可實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_。 -/Ts /Ts 圖 2.2 理想低通傳輸系統(tǒng)特性2.1.2 理想成型濾波器 滿足(2.1)式或(2.2)式最簡(jiǎn)單的成型濾波器是理想低通濾波器，其基帶系統(tǒng)的傳輸特性可用式(2.3)表示。(2.3)從式(2.3)看出(kn ch)，該系統(tǒng)愉的

18、頻譜寬度為，時(shí)域波形函數(shù)(hnsh)為抽樣函數(shù)。圖2.3和圖2.4為理想(lxing)低通函數(shù)的時(shí)域波形和頻域波形圖。圖2.3 理想低通濾波函數(shù)的時(shí)域波形 圖2.4 理想低通濾波函數(shù)的頻域波形令人遺憾的是，雖然理想低通傳輸特性達(dá)到(d do)了系統(tǒng)的極限傳輸速率（)和極限頻帶利用率（2 B/Hz),可是這在物理上是無(wú)法(wf)實(shí)現(xiàn)的。而且。理想特性的沖激響應(yīng)波形的尾巴衰減(shui jin)震蕩幅度較大，定時(shí)稍有偏差就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_。2.1.3 升余弦滾降器及根升余弦滾降濾波器為解決理想低通特性存在的問(wèn)題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，這成為“滾降”3。只要在滾降中心頻率處（與

19、奈奎斯特帶寬相對(duì)應(yīng)）呈奇對(duì)稱的振幅特性，就必然可以滿足奈奎斯特第一準(zhǔn)則，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間串?dāng)_傳輸3。這種設(shè)計(jì)也可以看成理想低通特性以奈奎斯特帶寬為中心，按奇對(duì)稱條件進(jìn)行滾降的結(jié)果3。在移動(dòng)通信中最普遍的脈沖成形濾波器就是這種升余弦滾降濾波器，其頻譜形狀滿足奈奎斯特準(zhǔn)則，且頻率響應(yīng)滿足升余弦特性：(2.4)式中：是角頻率是脈沖周期是滾降因子（roll off factor）平滑的程度用系數(shù)來(lái)表示。假設(shè)濾波器無(wú)滾降時(shí)的截止頻率為，滾降部分的截止頻率為，則。c是d是升余弦滾降濾波器的頻率響應(yīng)和沖激響應(yīng)如下圖所示：圖2.5 升余弦(yxin)頻率響應(yīng)特性圖2.6 升余弦(yxin)時(shí)域響應(yīng) 升余弦濾波器

20、的響應(yīng)特性可以通過(guò)一個(gè)被稱為滾降因子（roll off factor）的參數(shù)來(lái)進(jìn)行(jnxng)調(diào)節(jié)，該因子由來(lái)表示，。在0的情況下，頻率響應(yīng)局限于1/2。當(dāng)1，頻率響應(yīng)局限為。當(dāng)在0和1之間時(shí)，頻率響應(yīng)被局限在1/2和之間。為采樣頻率。 據(jù)Nyquist第一準(zhǔn)則，當(dāng)H（f）幅頻特性滿足的滾降系數(shù)為升余弦濾波器特征，即發(fā)送端成形濾波器在頻域上具有平方根升余弦滾降特性，與接收端的匹配濾波器級(jí)聯(lián)后在頻域上具有升余弦滾降特性時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)ISI傳輸時(shí)刻降低對(duì)采樣時(shí)鐘精度的要求。 因此，在數(shù)字通信領(lǐng)域中, 為了減少接收端的誤碼率,普遍采用平方根升余弦濾波器作為(zuwi)成形濾波器。平方根升余弦濾波器

21、在時(shí)域具有較快的衰減, 降低抽樣時(shí)判決錯(cuò)誤的可能性4。當(dāng)奈奎斯特濾波器是升余弦(yxin)滾降濾波器時(shí)，發(fā)送端的成型濾波器和接收端的匹配濾波器一般(ybn)都采用平方根升余弦滾降濾波器。關(guān)于平方根升余弦滾降濾波器的設(shè)計(jì)原理和仿真波形圖將在本章第5小節(jié)有所介紹。2.2 FIR濾波器常用結(jié)構(gòu) 一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字脈沖整形濾波器是以有限脈沖響應(yīng)（finiteimpulse response，F(xiàn)IR）而不是無(wú)限脈沖響應(yīng)（infinite impulseresponse，IIR）濾波器形式實(shí)現(xiàn)的，這有以下幾個(gè)方面的原因： (1)設(shè)計(jì)FIR濾波器時(shí)可以容易地獲得線性的相位響應(yīng)，這對(duì)于那些必須確保恒定群延遲的應(yīng)用

22、來(lái)說(shuō)非常重要。 (2)FIR不會(huì)存在極限環(huán)的影響，而這是常常困擾IIR設(shè)計(jì)的問(wèn)題。極限環(huán)是指，即使除去輸入信號(hào)后濾波器輸出端的某種微小振蕩仍然不會(huì)消失。 (3)FIR濾波器本質(zhì)上是穩(wěn)定的，因?yàn)樗鼈儍?nèi)部沒(méi)有反饋。另一方面，IIR架構(gòu)則存在反饋通道，因此，其系數(shù)的選擇將影響到穩(wěn)定性。事實(shí)上，如果沒(méi)有認(rèn)真地實(shí)現(xiàn)一個(gè)無(wú)條件穩(wěn)定的設(shè)計(jì)，則IIR濾波器會(huì)出現(xiàn)振蕩。 FIR結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)在有限個(gè)n值處不為零5。（2）系統(tǒng)函數(shù)在0處收斂，極點(diǎn)全部在z=0處，系統(tǒng)始終穩(wěn)定。（3）結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒(méi)有輸出到輸入的反饋，但在有些結(jié)構(gòu)中也包含有反饋的遞歸部分5。 因此，本文設(shè)計(jì)采用

23、(ciyng)FIR結(jié)構(gòu)濾波器。常用的FIR結(jié)構(gòu)有直接型結(jié)構(gòu)（橫截型或卷積型結(jié)構(gòu)(jigu)）、級(jí)聯(lián)型、多相濾波結(jié)構(gòu)、過(guò)采樣結(jié)構(gòu)。2.2.1 直接(zhji)型（橫截型、卷積型） 根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)的定義，單位沖響應(yīng)長(zhǎng)度為N的FIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為： (2.5) 式(3.5)的差分方程表達(dá)式為： (2.6) 式(2.6)所對(duì)應(yīng)的濾波器結(jié)構(gòu)就是直接型結(jié)構(gòu)，其中N為濾波器的階數(shù)，為濾波器的系數(shù)（由于性能確定的FIR數(shù)字濾波器對(duì)應(yīng)確定的一組系數(shù)，所以為常數(shù)），為第個(gè)單位時(shí)間的采樣輸入，為第個(gè)單位時(shí)間的采樣輸入對(duì)應(yīng)的輸出。其結(jié)構(gòu)方框圖如圖2.7所示， 圖2.7 直接型FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu) 當(dāng)FIR濾波器的

24、單位沖激響應(yīng)具有奇偶對(duì)稱特性時(shí)，該FIR濾波器一定具有線性相位，下面分情況討論，如圖： 圖 2.8 N為奇數(shù)時(shí)線形相位(xingwi)FIR濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu) 圖2.9 N為偶數(shù)時(shí)線性相位(xingwi)FIR濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)2.2.2 級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)(jigu) 將系統(tǒng)函數(shù)分解成實(shí)系數(shù)二階因子的乘積形式： （2.7） 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如下圖所示： X(n) y(n) 圖2.10 級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)FIR濾波器 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： （1）由于這種結(jié)構(gòu)所需的系數(shù)和乘法運(yùn)算比直接型多，因此，這種結(jié)構(gòu)很少用。 （2）由于(yuy)這種結(jié)構(gòu)的每一節(jié)控制一對(duì)零點(diǎn)，因此，只能在需要控制傳輸零點(diǎn)時(shí)才用。2.2.3 多相(du xin

25、)濾波器結(jié)構(gòu) 在FIR濾波器中，轉(zhuǎn)移(zhuny)函數(shù)為:(2.8) 式中為濾波器長(zhǎng)度。將沖激響應(yīng)按下列的排列分成個(gè)組，并設(shè)為的整數(shù)倍，即，為整數(shù)，則:使：(2.9)則轉(zhuǎn)移函數(shù)為:(2.10)稱為的多相分量。公式(2.10)稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)的多相表示。將公式(2.10)中的換成，則(2.11)公式(gngsh)(2.11)中表示(biosh)不同的()具有(jyu)不同的相位，所以稱為多相濾波結(jié)構(gòu)。如圖2.11所示。 圖2.11 多相濾波結(jié)構(gòu)多相濾波的實(shí)質(zhì)可以看作按相位均分的關(guān)系把數(shù)字濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)分解成若干個(gè)不同相位的組，形成多個(gè)分支，在每個(gè)分支上實(shí)現(xiàn)濾波6。這樣做的目的就是用其分支上階數(shù)較少

26、的濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)原來(lái)階數(shù)很大的的濾波6。這樣做的意義在于工程上易于實(shí)現(xiàn)，能高效的進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)的處理6。2.2.4 過(guò)采樣結(jié)構(gòu) 過(guò)采樣是使用遠(yuǎn)大于奈奎斯特采樣頻率的頻率對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。設(shè)數(shù)字音頻系統(tǒng)原來(lái)的采樣頻率為，通常為44.1kHz或48kHz7。若將采樣頻率提高到，稱為過(guò)采樣比率，并且 8。在這種采樣的數(shù)字信號(hào)中，由于量化比特?cái)?shù)沒(méi)有改變，故總的量化噪聲功率也不變，但這時(shí)量化噪聲的頻譜分布發(fā)生了變化，即將原來(lái)均勻分布在頻帶內(nèi)的量化噪聲分散到了的頻帶上9。若，則就遠(yuǎn)大于音頻(ynpn)信號(hào)的最高頻率，這使得量化噪聲大部分分布在音頻頻帶之外的高頻區(qū)域，而分布在音頻頻帶之內(nèi)的量化噪聲就會(huì)相應(yīng)的減少

27、，于是(ysh)，通過(guò)低通濾波器濾掉以上(yshng)的噪聲分量，就可以提高系統(tǒng)的信噪比9。這時(shí)，過(guò)采樣系統(tǒng)的最大量化信噪比為： (2.12)式中為音頻信號(hào)的最高頻率，為過(guò)采樣頻率，為量化比特?cái)?shù)。 從上式可以看出，在過(guò)采樣時(shí)，采樣頻率每提高一倍，則系統(tǒng)的信噪比提高3dB，換言之，相當(dāng)于量化比特?cái)?shù)增加了0.5個(gè)比特10。由此可看出提高過(guò)采樣比率可提高A/D轉(zhuǎn)換器的精度。2.3 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器 在濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常是先給出所要設(shè)計(jì)的理想數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng) ,然后設(shè)計(jì)一個(gè)頻率響應(yīng)來(lái)逼近。由于設(shè)計(jì)是在時(shí)域進(jìn)行的，因而可先由的傅里葉逆變換導(dǎo)出，即 (2.13) 一般情況下，理想頻率響應(yīng)是

28、逐段恒定的，具有矩形頻率特性，在邊界頻率處有不連續(xù)點(diǎn)。因此，得到將是無(wú)限長(zhǎng)的序列。列如，理想線性相位低通濾波器的頻率響應(yīng)為 (2.14) 式中表示群延時(shí)，其單位沖激響應(yīng)為 (2.15)從式（2.15）可以(ky)看出，理想低通濾波器的單位沖激響應(yīng)是無(wú)限長(zhǎng)非因果序列(xli)，且具有偶對(duì)稱特性，如圖（2.12）。窗函數(shù)(hnsh)以矩形窗為例。 圖 2.12 理想低通濾波器單位沖激響應(yīng)n 0 圖2.13 矩形窗 N-1 圖 2.14 矩形窗截取的單位沖激響應(yīng) 對(duì)FIR數(shù)字濾波器而言，其單位沖激響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，所以要逼近，可用一個(gè)有限長(zhǎng)度的窗口函數(shù)序列來(lái)截?cái)?1。即(2.16) 即所謂的窗函數(shù)，它

29、為有限長(zhǎng)序列。 按照復(fù)卷積公式，在時(shí)域相乘，則頻域上是周期卷積關(guān)系，即(2.17)因而逼近的好壞完全取決于窗函數(shù)的頻率特性。窗函數(shù)的頻率特性為：(2.18) 常用(chn yn)的窗函數(shù)有：矩形窗、三角窗、漢寧（hanning）窗、海明（hamming）窗、布萊克曼（Blackman）窗、凱塞（Kaiser）窗。、 另外，這種無(wú)限單位沖激響應(yīng)的截取要受FIR濾波器具有線性相位條件的約束，為了構(gòu)造一個(gè)(y )長(zhǎng)度為N的線性相位濾波器，根據(jù)線性相位條件，要求應(yīng)該(ynggi)是對(duì)稱中心在（N-1）/2的偶對(duì)稱序列或奇對(duì)稱序列。 過(guò)渡帶寬取決于矩形窗函數(shù)頻率響應(yīng)的主瓣寬度，好的FIR選頻濾波器過(guò)渡帶

30、要盡量陡。當(dāng)旁瓣相對(duì)值盡可能小，數(shù)量盡可能少時(shí)，才可以得到大的阻帶衰減，為改善濾波器的性能，通常要求窗函數(shù)的幅頻特性具有以下特性： （1）主瓣寬度窄，以獲得較陡的過(guò)渡帶。 （2）最大旁瓣相對(duì)主瓣值盡可能小，以改善通帶的平穩(wěn)度和增大阻帶的衰減。 然而，這兩種要求往往會(huì)產(chǎn)生矛盾，即如果選用主瓣較窄的窗函數(shù)，則通帶和阻帶內(nèi)的振蕩將會(huì)較大。相反，如果選用旁瓣電平較小的窗函數(shù)，則所設(shè)計(jì)的濾波器的過(guò)渡帶就有可能較寬。為便于比較和設(shè)計(jì)時(shí)參考，表2.1 歸納了常用窗函數(shù)的基本參數(shù)，圖2-18 給出了常用窗函數(shù)的時(shí)域波形包絡(luò)，圖2-19（a)(b)(c)(d)(e)(f)給出了常用窗函數(shù)的幅度特性。其中，取濾波

31、器階數(shù)為8，采樣頻率為1000Hz，截止頻率為200Hz，滾將系數(shù)為0.35,通過(guò)FDATool查看各窗函數(shù)的幅頻響應(yīng)： 表2.1 六種窗函數(shù)基本參數(shù)比較窗函數(shù)旁瓣峰值/dB主瓣寬度過(guò)渡帶寬阻帶最小衰減/dB矩形窗-130.9-21三角形窗-252.1-25漢寧窗-313.1-44海明窗-413.3-53布萊克曼窗-575.5-74凱澤窗-575-80 w(n)布萊克曼 矩形(jxng)海明三角(snjio)漢寧N 圖 2.15 常用(chn yn)窗函數(shù)的時(shí)域波形包絡(luò)圖2.16 (a) 矩形窗圖2.16 (b) 三角(snjio)窗圖2.16 (c) 漢寧窗圖2.16 (d) 海明窗圖2.1

32、6 (e) 布萊克曼窗圖2.16 (f) 凱澤窗2.4 平方根升余弦(yxin)滾降濾波器的設(shè)計(jì)(shj)及MATLAB仿真2.4.1 窗函數(shù)設(shè)計(jì)(shj)平方根升余弦滾降濾波器原理簡(jiǎn)介 實(shí)際通信系統(tǒng)中，當(dāng)奈奎斯特濾波器是升余弦滾降濾波器時(shí)，發(fā)送端的成型濾波器和接收端的匹配濾波器都采用平方根升余弦滾降濾波器。其傳輸函數(shù)為： （2.19） 由式（2.19）可以得到平方根升余弦的時(shí)域表達(dá)式： = （2.20）式中Tb為碼元周期，為滾降系數(shù)，01。 由式（2.20）可以(ky)看出平方根升余弦滾降濾波器的時(shí)域表達(dá)式是一個(gè)(y )無(wú)窮階數(shù)的系數(shù)對(duì)稱的FIR濾波器，如圖2-5-1。由于在設(shè)計(jì)FIR濾波器

33、是有限長(zhǎng)濾波器，為了能夠在硬件電路上實(shí)現(xiàn)，采用窗函數(shù)截?cái)喾ń厝∑渲幸欢?，用有限長(zhǎng)的h(n)來(lái)逼近(bjn)無(wú)限長(zhǎng)的, 其中是由平方根升余弦滾降濾波器時(shí)域信號(hào)經(jīng)過(guò)采用得到的，即。h(n)為加窗截?cái)嗪蟮男盘?hào)，即，其為窗函數(shù)。在這里抽頭數(shù)N取偶數(shù)，即h(n)=h(N-1-n),這樣才能保證此根升余弦濾波器具有線性相位特性。而對(duì)于采樣點(diǎn)數(shù)N , 并沒(méi)有一個(gè)具體的計(jì)算公式, 本次設(shè)計(jì)采用8 點(diǎn)采樣, 這也是經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)而得出的一個(gè)實(shí)驗(yàn)值。 2.4.2 平方根升余弦滾降濾波器的MATLAB仿真 使用MATLAB軟件能夠方便地設(shè)計(jì)平方根升余弦滾降濾波器?？梢栽贛ATLAB中調(diào)用fircos函數(shù)。調(diào)用方法是：

34、h=firrcos(n,fN,df,fs,type，delay).。其中，n是濾波器的階數(shù)減1，fN是奈奎斯特速率，它等于符號(hào)速率的1/2，即，符號(hào)速率，根據(jù)本課題要求，取10MSPS。df是過(guò)渡帶帶寬，,是滾降系數(shù)，fs是采樣頻率。 MATLAB軟件提供了專用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)工具FDAtool。在MATLAB 中, 利用其信號(hào)處理工具箱中的FDATool工具可以設(shè)計(jì)出以各種形式實(shí)現(xiàn)的根升余弦函數(shù), 進(jìn)而提取出根升余弦濾波器的系數(shù)12。FDAtool工具的突出優(yōu)點(diǎn)是直觀、方便，用戶只要設(shè)置幾個(gè)濾波器的參數(shù)，即可參看濾波器的頻率響應(yīng)、零極點(diǎn)圖、單位沖激響應(yīng)、濾波器系數(shù)等。以下是實(shí)用MATLAB

35、FDAtool工具實(shí)現(xiàn)本次課題要求的平方根升余弦濾波器的設(shè)計(jì)步驟：首先，在MATLAB command window 命令窗內(nèi)輸入 FDAtool命令，按Enter,出現(xiàn)FDAtool界面，如圖2.16 圖2.16 FDAtool界面(jimin) (2)設(shè)置本課題要求的平方根升余弦濾波器的參數(shù)(cnsh)，設(shè)置的參數(shù)見界面，如圖2.17，本次課題采用海明窗，F(xiàn)c設(shè)置為5MHZ，滾降系數(shù)設(shè)置為0.35，采樣頻率設(shè)置為20MHZ,階數(shù)設(shè)置為33，即n=32。然后點(diǎn)擊點(diǎn)擊“design filter”按鈕。 圖 2.17 設(shè)置本課題要求(yoqi)的平方根升余弦濾波器的參數(shù) （3）查看平方根升余弦

36、濾波器的幅度響應(yīng)圖如圖2.18、相位響應(yīng)如圖2.19，單位沖激響應(yīng)如圖2.20，以及生成(shn chn)的濾波器系數(shù)如表 2.6所示 圖2.18 平方根升余弦(yxin)濾波器的頻譜圖 圖 2.21 平方根升余弦濾波器相位(xingwi)響應(yīng) 由于本文成型濾波器采用FIR濾波器設(shè)計(jì)，而FIR具有線性相位，從圖2.2可以看出相位乘線性，從而驗(yàn)證了這一點(diǎn)。 圖2.22 平方根升余弦(yxin)濾波器單位沖激響應(yīng) 從圖2.22可以看出，加漢明窗之后(zhhu)的平方根升余弦滾將濾波器是中間陡兩邊平緩的呈偶對(duì)稱的有限單位沖激響應(yīng)。 表2.2 平方根升余弦(yxin)濾波器系數(shù)序號(hào)系數(shù)序號(hào)系數(shù)序號(hào)系數(shù)

37、序號(hào)系數(shù)10.0001210-0.0091119-0.06234280.01362-0.00017110.0101200.02471290.0003930.00001120.0247210.01018300.0002940.0002913-0.0623422-0.00911310.0000150.0003914-0.04086230.003032-0.0001760.0136150.30120240.0055330.000127-0.002617160.54781250.0030180.00055170.30120260.0005590.0030118-0.0408627-0.002617（4

38、）接著用MATLAB中的simulink，構(gòu)建濾波器仿真模塊，如圖2.23。 圖 2.23 MATLAB中的simulink模塊(m kui) 當(dāng)輸入波形是隨機(jī)方波時(shí)，輸出波形見圖2.24。由圖2.24可以看出方波波形經(jīng)過(guò)成型(chngxng)濾波器之后波形明顯地變平滑。改變了突變的上升沿河下降沿，消除高頻的成分，從而達(dá)到降低碼間串?dāng)_，提高頻帶利用率的效果。 圖2.24 當(dāng)輸入波形為隨機(jī)方波經(jīng)過(guò)(jnggu)成型的輸出波形以下是MATLABl生成濾波器的代碼：Fs = 20; % Sampling Frequency N = 32; % OrderFc = 5; % Cutoff Freque

39、ncyTM = rolloff; % Transition ModeR = 0.35; % RolloffDT = sqrt; % Design Type % Create the window vector for the design algorithm.win = hamming(N+1); % Calculate the coefficients using the FIR1 function.b = firrcos(N, Fc/(Fs/2), R, 2, TM, DT, , win);Hd = dfilt.dffir(b);3 基于(jy)FPGA的成型濾波器設(shè)計(jì)3.1 FPGA開發(fā)

40、(kif)環(huán)境與工具3.1.1 FPGA簡(jiǎn)述(jin sh)隨著數(shù)字集成電路的發(fā)展，越來(lái)越多的模擬電路逐漸被數(shù)字電路。數(shù)字集成電路由早期的電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路發(fā)展到超大規(guī)模集成電路。但是，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商獨(dú)立承擔(dān)。電子工程設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用的集成電路芯片，并且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，因而出現(xiàn)了可編程邏輯器件（PLD），其中應(yīng)用最廣泛的是現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列（FPGA）和復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）。隨著生產(chǎn)工藝的不斷革新，高密度、超大規(guī)模FPGA/CPLD器件越來(lái)越多地在電子信息類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。FOGA具

41、有以下基本特點(diǎn)：（1）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(專用集成電路)，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。（2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。（3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。（4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。（5) FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時(shí)，F(xiàn)PGA

42、芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無(wú)須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。3.1.2 FPGA工作原理 PGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Inpu

43、t Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分13。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)13。FPGA利用小型查找表（161RAM）來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊13。FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與

44、I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程13。3.1.3 IP核概念(ginin)IP核是指具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路模塊或軟件功能模塊的總稱，是經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證過(guò)的、具有特定功能的宏模塊，與芯片制造工藝(gngy)無(wú)關(guān)，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中。對(duì)于FPGA開發(fā)軟件。其提供的IP核越豐富，用戶的設(shè)計(jì)就越方便。從IP核的提供方式上，可以(ky)分為軟核、固核和硬核三類。軟核在EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域是指綜合之前的寄存器傳輸級(jí)模型，具體在FPGA設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)指的是對(duì)硬件語(yǔ)言描述，包括邏輯描述、網(wǎng)表和幫助文檔等14。固核在EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域值的是帶有平面規(guī)劃信息的網(wǎng)表，具體在F

45、PGA設(shè)計(jì)中可以看做帶有布局規(guī)劃的軟核，通常以RTL代碼和對(duì)應(yīng)具體工藝網(wǎng)表的混合形式提供14。硬核在EDA設(shè)計(jì)領(lǐng)域是指經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)版圖，集體在FPGA設(shè)計(jì)中指布局和工藝固定、經(jīng)過(guò)前端和后端驗(yàn)證設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員不能對(duì)其修改15。3.2 成型濾波器的FPGA仿真實(shí)現(xiàn)（采用FIR核實(shí)現(xiàn)） FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)可以采用串行結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、IP核實(shí)現(xiàn)。根據(jù)通用的FPGA設(shè)計(jì)規(guī)則，對(duì)于手動(dòng)編寫代碼實(shí)現(xiàn)的通用性功能模塊，如目標(biāo)器件提供相應(yīng)的IP核，則一般選用IP核進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，在工程實(shí)踐中，大多數(shù)情況下直接采用IP核來(lái)設(shè)計(jì)FIR濾波器。以下是用FIR核實(shí)現(xiàn)平方根升余弦滾降濾波器的步驟：

46、(1)打開(d ki)Quartus II 軟件，新建一個(gè)“project”。點(diǎn)擊(din j)“tool”打開(d ki)“Megawizard pug-In manager”界面。 （2）在“brown”里導(dǎo)入濾波器系數(shù)如圖3.1。查看頻譜圖，見圖3.2。 圖 3.1 導(dǎo)入濾波器系數(shù) 導(dǎo)入的系數(shù)是前面MATLAB FDAtool中生成的濾波器系數(shù)。 圖 3.2 成型濾波器頻譜圖 由圖可以看出與MATLAB仿真出來(lái)的頻譜圖大致相同。 （3）構(gòu)建成型濾波器模塊。接著點(diǎn)擊“完成”再點(diǎn)擊“step 3”導(dǎo)入vhd文件，如圖3.3。構(gòu)建模塊，如圖3.4。 圖 3.3 模塊(m kui)中導(dǎo)入濾波器系

47、數(shù) 當(dāng)導(dǎo)入濾波器系數(shù)之后，利用IP內(nèi)核生成了成型濾波器模塊(m kui)及各管腳的連接見圖3.9。 圖 3.4 在FPGA中實(shí)現(xiàn)的成型(chngxng)濾波器模塊及引腳配置 (4)當(dāng)輸入波形是隨機(jī)方波波形，經(jīng)過(guò)成型濾波器后輸出波形如圖3.5所示。 圖3.5 輸入波形是隨機(jī)(su j)方波時(shí)的輸出波形由圖3.5可以看出輸出波形不改變輸入波形的所攜帶的信息，僅有一定的時(shí)延。由圖看出輸入方波經(jīng)過(guò)成型濾波器之后可以明顯的使波形變平滑，有效地改變了突變的上升沿和下降沿，消除波形中的高頻成分，從而達(dá)到降低碼間串?dāng)_的可能性、提高頻帶的利用率的效果，即達(dá)到了成型的目的(md)。這與前面MATLAB仿真結(jié)果是一

48、致的。以下(yxi)是用IP內(nèi)核實(shí)現(xiàn)成型濾波器的VHDL代碼：library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;ENTITY a ISPORT (clk: IN STD_LOGIC;reset_n: IN STD_LOGIC;ast_sink_data: IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);ast_sink_valid: IN STD_LOGIC;ast_source_ready: IN STD_LOGIC;ast_sink_error: IN STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);ast_source_dat

49、a: OUT STD_LOGIC_VECTOR (16 DOWNTO 0);ast_sink_ready: OUT STD_LOGIC;ast_source_valid: OUT STD_LOGIC;ast_source_error: OUT STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);END a;ARCHITECTURE SYN OF a ISCOMPONENT a_astPORT (clk: IN STD_LOGIC;reset_n: IN STD_LOGIC;ast_sink_data: IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);ast_sink_

50、valid: IN STD_LOGIC;ast_source_ready: IN STD_LOGIC;ast_sink_error: IN STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);ast_source_data: OUT STD_LOGIC_VECTOR (16 DOWNTO 0);ast_sink_ready: OUT STD_LOGIC;ast_source_valid: OUT STD_LOGIC;ast_source_error: OUT STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0);END COMPONENT;BEGINa_ast_inst : a_astPORT MAP (clk = clk,reset_n = reset_n,ast_sink_data = ast_sink_data,ast_source_data = ast_source_data,ast_sink_valid = ast_sink_valid,