IIR数字程控滤波器

该作品为2007年全国电子设计大赛D题题目要求如下这个东西的目的就是做一个截止(中心)频率可调通带类型可调(低通高通)的程控滤波器大二上学期用运放搭的状态变量滤波器实现过该功能这次打算学习一下数字滤波器的实现顺便把程控滤波器的题目再做一遍。实现数字滤波可以用单片机或者FPGA一开始没有头绪不知道用啥所以打算边做边看。一开始就看中了IIR(无限冲激响应)滤波器为啥呢因为有传递函数设计方法和模拟滤波器差不多相对熟悉在网上找了两天资料SystemView,DSPBuilder都看了下发现还是手写代码好然后看了下matlab的simulink打算先用simulink仿真下看看效果、找找感觉折腾了两天于是有了下面的东西。。。图1画的simulink仿真图串联型并联型都试了下发现还是串联的好使图2仿真结果完美的实现了预期要求于是就开始用C语言按照这个simulink的结构图又仿真了下效果不错于是开始写FPGA代码了图3modelsim仿真结果图4仿真的各种数据调试的很大一部分工作量就是拿这里面的数据和C语言仿真的数据做对比看哪一步出问题了然后改最后改完了几百万个仿真数据和C语言仿真数据一个不差这种感觉真舒服图5、quartus最后综合出来的模块图图6signalTab仿真同样和C语言仿真结果一模一样的图7滤波器内部结构图滤波器的系数全存放在RAM里面FPGA滤波计算时从RAM中读取系数单片机通过SPI接口修改RAM内数据从而达到程控功能。FPGA完成了再就是单片机部分了FPGA实现了可以更改滤波器各级系数的功能但是系数哪里来呢刚开始是查表比如要实现低通截止频率1Khz2Khz的两种滤波器就用matlab生成这两种滤波器的系数然后存放到单片机里面但这样显然不太方便于是大二放寒假后写了一个IIR滤波器设计函数库可以直接根据滤波器指标生成巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型滤波器的系数这样就方便多了这个函数库可以实现100阶以内的巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型滤波器系数生成通带类型可实现高通、低通、带通、带阻。图8、三个函数分别可以生成巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型滤波器系数图9、负责约束滤波器指标的结构体图10、利用这个代码库和C# WPF模仿matlab的filter designer写了一个小工具可以实现filter designer的部分功能还可以生成matlab验证代码图中右边部分即为小工具生成系数对应的数字滤波器的幅频特性和相频特性。图11部分代码完