Цифровой фильтр высокой частоты (стр. 2 из 3)

(Какое отношение имеет выделенный материал к разделу??)

При разработке программы потребовалось написать на языке AHDL следующие модули:

1)Преобразователь кода из прямого в дополнительный(Имя?):

Если старший бит входных данных равен нулю, то код не изменяется, если равен единице,то все разряды кроме старшего инвертируются, а затем к младшему прибавляется единица.

2)Антидребезговая схема(Имя?):

На выходе триггера схемы (Где он? Привести схему! Неясно, как утраняется дребезг) по тактовому сигналу появляется единица, при появлении следующего тактового импульса на выходе сигнал устанавливается в ноль.В итоге на выходе получаем импульс длительностью в один такт, который поступает на входы СЕ блоков фильтра и который разрешает срабатывание тактового импульса. Кнопка антидребезга нужна для отладки на макете.

3) основной блок схемы-фильтр(Имя?):

Входная 8-ми разрядная последовательность умножается на заданные коэффициенты числителя и складывается с произведением коэффициентов знаменателя, взятых с противоположным знаком, и последовательности 16-ти разрядных переменных. (Как формируется 16-разрядный код?? Как разрабатывался фильтр?)

Составление фильтра состоит в соединении отдельных модулей, в данной работе используются 3 модуля. Они соединены один за другим.

4)Параллельные параметризированные регистры(Имя?) предназначенны для хранения информации в течение периода частоты дискретизации

5)Семисегментный индикатор(?!) (Имя?) отображает четырехразрядные данные.

(Содержание раздела не соответствует названию.)

Определить, каким образом (как) реализовать операции (действия, блоки, модули), представленные на структурной схеме. Это можно сделать в виде:

Алгоритмов работы и их описания . Привести описание алгоритма на языке AHDL с пояснениями;

Структурных схем и их описания. Привести описание структурной схемы на языке AHDL с пояснениями;

Фрагментов программ на языке AHDL и их описание.

При описании работы желательно привести временные диаграммы работы блока (модуля, операции, действия)

Определение быстродействия, импульсной и переходной характеристик устройства

Проанализировав быстродействие(Каким образом??), получены следующие данные:

-период тактовых импульсов-115.8 нс

-частота дискретизации-8.63 МГц

По заданию:

Частота дискретизации: 2,8 МГц

Соответственно, получаем большой запас по частоте:

8.63-2.8=5.83 МГц.

Сравним значения отсчетов импульсной и переходной характеристик,полученных с помощью MAX+PLUS II, MATLAB и отладочного модуля. Это необходимо для проверки правильности работы всего устройства.

Matlab 6.5 MAX+plus II (DEC) MAX+plus II (HEX) MAX+plus II (переведенные) Отладочный модуль
1 0,125 800 0320 0.125 20
2 -0,334 63398 F7A6 -0.334 A6
3 0,415 2658 0A62 0.4153 62
4 -0,244 63964 F9DC -0.246 DC
5 -0,0488 65219 FEC3 -0.0491 C3
6 0,148 994 03B0 0.1553 B0
7 -0,0236 65390 FF6E -0.024 6E
8 -0,0957 64919 FD97 -0.0965 97
9 0,0678 433 01B1 0.0676 B1
10 0,0302 191 00BF 0.0298 BF
11 -0,0607 65147 FE7B -0.0615 7B
12 0,00998 66 0042 0.01 42
13 0,0362 231 00E7 0.0361 E7
14 -0,0242 65373 FF5D -0.0254 5D
15 -0,0108 65461 FFB5 -0.011 B5

Таблица 4 Отсчеты импульсной характеристики

Matlab 6.5 MAX+plus II (DEC) MAX+plus II (HEX) MAX+plus II (переведенные) Отладочный модуль
1 0,125 800 0320 0.125 20
2 -0,209 64198 FAC6 -0.20906 C6
3 0,206 1320 0528 0.20625 28
4 -0,0401 65285 FF05 -0.0397 05
5 -0,0882 64968 FDC8 -00875 C8
6 0,0588 375 0177 0.05859 77
7 0,0354 230 00E6 0.0359 E6
8 -0,0595 65149 FE7D -0.0592 7D
9 0,00865 46 002E 0.0718 2E
10 0,0354 237 00ED 0.037 ED
11 -0,0235 65385 FF69 -0.02375 69
12 -0,0133 65451 FFAB -0.0135 AB
13 0,0226 146 0092 0.0228 92
14 -0,00278 65519 FFEF -0.00285 EF
15 -0,0141 65445 FFA5 -0.01425 A5

Таблица 5 Отсчеты переходной характеристики

Переведенные отсчеты получаем путем деления прямых десятичных значений(??), полученных из дополнительного кода) на 6400(так как масштабирующий коэффициент 26 =64 и амплитуда входного воздействия принята равной 100).

(Как получены отрицательные значения?)

Заключение

В данной работе был спроектирован цифровой фильтр высокой частоты, удовлетворяющий всем требованиям технического задания. Проект занял на интегральной схеме 60% ресурсов или 694 логических ячеек. Были получены навыки программирования ПЛИС. Погрешность характеристик фильтра связана с округлением его коэффициентов. (??)

(Как выполнены требования ТЗ?)

Список литературы

Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учебное пособие. Санкт-Петербург(?Издательство?) 2000 г.

Конфигурирование ПЛИС Altera со статической памятью конфигурации. Р.А. Мяльк. Санкт-Петербург (?Издательство?) 2003 г.

Стешенко В.Б. Плис фирмы ALTERA: элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. М., ДОДЭКА-XXI, 2007 (2002).

Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств Altera AHDL. :Практический курс. М., Радио Софт, 2001 г.

Приложение

%

Курсовая работа по дисциплине:

"Основы проектирования цифровых устройств на ПЛИС"

На тему: "Цифровой фильтр высокой частоты"

Выполнил: студент группы 5110

Горюнов Д.Ю.

Проверил: Соколов Ю.П.

%

include "filter.inc";

include "button.inc";

include "ppreg.inc";

include "pk_dk.inc";

include "7segment.inc";

constant razx = 8;--Что означают приведенные константы?

constant razy = 16;--Откуда они появились?

constant razb = 4;

constant raza = 8;

subdesign final

(

data[razx-1..0],clk,knopka : input;

reset : input = gnd;

out[razy-1..0] : output;

synhr,h : output;

la,lb,lc,ld,le,lf,lg : output;

ha,hb,hc,hd,he,hf,hg : output;

)

variable

preobr_cod : pk_dk with (width = razx);

h7seg,l7seg : 7segment;

reg_in : ppreg with (width = razx);

reg_out : ppreg with (width = razy);

btn : button with ( delay = 1, clock = 3175); --8000 25175

filtr_gor : filter with

(

wx = 8, --разрядностьшины xn

wy = 16, --разрядность шины yn—Откуда появились параметры??

wc1 = 5, -- разрядность коэффициентов b

wc2 = 7, -- разрядность коэффициентов a

rs = 6, --расширение коэффициента b

ws = 23, --разрядность шины sum

wp = 23, --разрядность шины result

b1 = 8, --коэффициент b1

b2 = B"10010", --коэффициент b2

b3 = 14, --коэффициент b3

b4 = B"11000", --коэффициент b4

a2 = B"1000101", --коэффициент a2

a3 = B"1000111", --коэффициент a3

a4 = B"1101110", --коэффициент a4

wm = 6 –сдвиг—Что значит параметр?

);--Значения параметров НЕ ПРИВЕДЕНО в пояснительной записке!!

ce : node;

begin

reg_in.(clk,reset)=(clk,!reset);

reg_out.(clk,reset)=(clk,!reset);

btn.clk = clk;

filtr_gor.(clk,reset)=(clk,!reset);

preobr_cod.in[] = data[];

reg_in.data[] = preobr_cod.out[];

filtr_gor.vxod[]=reg_in.out[];

reg_out.data[]=filtr_gor.vixod[];

out[]=reg_out.out[];

l7seg.i[]=out[3..0];

h7seg.i[]=out[7..4];

(la,lb,lc,ld,le,lf,lg) = l7seg.(a,b,c,d,e,f,g);

(ha,hb,hc,hd,he,hf,hg) = h7seg.(a,b,c,d,e,f,g);

btn.btn = knopka;

ce = btn.out;

filtr_gor.ce = ce;

reg_in.ce = ce;

reg_out.ce = ce;

synhr = ce;

h = tffe(VCC,clk, , ,ce);

end;

%

Фильтр

Выполнил ст.гр.№ 5110

ГорюновД.Ю.

%

include "mult_a1.inc";

include "mult_b.inc";

include "mult_c.inc";

PARAMETERS

(

wx = 8, --разрядностьшины xn

wy = 16, --разрядностьшины yn

wc1 = 5, -- разрядность коэффициентов b

wc2 = 7, -- разрядность коэффициентов a

rs = 6, --расширение коэффициента b

ws = 23, --разрядность шины sum

wp = 23, --разрядность шины result

b1 = 8, --коэффициент b1

b2 = B"10010", --коэффициент b2

b3 = 14, --коэффициент b3

b4 = B"11000", --коэффициент b4

a2 = B"1000101", --коэффициент a2

a3 = B"1000111", --коэффициент a3

a4 = B"1101110", --коэффициент a4

wm = 6 --сдвиг

);

subdesign filter

(

vxod[wx-1..0], clk : input;

ce : input=vcc;

reset : input=gnd;

vixod[wy-1..0] : output;

)

variable

sec_up : mult_a1 with (widthx = wx, widthc = wc1+rs, widths = ws, widthp = wp, bn= b1*(2^rs));

sec_mid1 : mult_b with (widthx = wx, widthy = wy, widthc1 = wc1+rs, widthc2=wc2, widthp = wp, an = a2, bn = b2*(2^rs));

sec_mid2 : mult_b with (widthx = wx, widthy = wy, widthc1 = wc1+rs, widthc2=wc2, widthp = wp, an = a3, bn = b3*(2^rs));

sec_down : mult_c with (widthx = wx, widthy = wy, widthc1 = wc1+rs, widthc2=wc2, widthp = wp, an = a4, bn = b4*(2^rs));

V[wy-1..0] : node;

begin

sec_mid1.(clock,clken,aclr) = (clk,ce,reset);

sec_mid2.(clock,clken,aclr) = (clk,ce,reset);

sec_down.(clock,clken,aclr) = (clk,ce,reset);

sec_up.xn[]=vxod[];

sec_mid1.xn[]=vxod[];

sec_mid2.xn[]=vxod[];

sec_down.xn[]=vxod[];

V[] = sec_up.result[wm+wy-1..wm];

sec_mid1.yn[]=V[];

sec_mid2.yn[]=V[];

sec_down.yn[]=V[];

sec_up.sum[]=sec_mid1.result[];

sec_mid1.sum[]=sec_mid2.result[];

sec_mid2.sum[]=sec_down.result[];

vixod[]=V[];

end;

%

Преобразователь кода из прямого в дополнительный

Выполнил ст.гр.№ 5110

Горюнов Д.Ю.

%

parameters

(

width=8

);

subdesign pk_dk

(

in[width-1..0] : input;

out[width-1..0] : output;

)

variable

sign : node;

begin

sign = in[width-1] ;

if sign then out[] = (sign,!in[width-2..0])+1;

else out[] = in[];

end if;

end;

%

Параллельный параметризированный регистр

Выполнил ст.гр.№ 5110

ГорюновД.Ю.

%

PARAMETERS

(

width=8

);

SUBDESIGN ppreg

(

data[width-1..0],clk : input;

ce : input = vcc;

reset : input = gnd;

out[width-1..0] : output;

)

variable

out[width-1..0] : dffe;

begin

out[].(clk,clrn,ena)=(clk,!reset,ce);

out[] = data[];

end;

%

Антидребезг

Выполнилст.гр.№ 5110

Горюнов Д.Ю.

%

PARAMETERS

(

delay = 1 --величина задежки в микросекундах

, clock = 5175 -- тактовая частота в килогерцах

);

CONSTANT modul = (delay*clock) DIV 1000;-- модульсчета

ASSERT (modul>2)

REPORT "Произведение delay*clock должно быть больше 2000"

SEVERITY ERROR;

CONSTANT width = LOG2(modul);

CONSTANT end_state = modul-1;

SUBDESIGN button

(

btn : INPUT;