Фильтр низкой частоты на ПЛИС EPF10K20RC240-4 семейства FLEX10K фирмы Altera, страница 2

Таблица  1. Плис семейства  FLEX 10K
Параметры (мах)	EPF10K10	EPF 10K20	EPF10K30	EPF10K40	EPF10K50	EPF10K70	EPF10K100	EPF10K130	EPF10K250
Логическая емкость	10,000	20,000	30,000	40,000	50,000	70,000	100,000	130,000	250,000
Число лог. элементов	576	1,152	1,728	2,304	2,880	3,744	4,992	6,656	12,160
Число лог. блоков	72	144	216	288	360	468	624	832	1,520
Память (бит)	6,144	12,288	12,288	16,384	20,480	18,432	24,576	32,768	40,960
Использ. выводов	150	189	246	189	310	358	406	470	470
Число строк	3	6	6	6	10	9	12	16	20
Каналов в строке	144	144	216	216	216	312	312	312	456
Число столбцов	24	24	36	36	36	52	52	52	76
Каналов в столбцк	24	24	24	24	24	24	24	32	40

Так как разрядность коэффициентов равна 8-ми, нет необходимости в усечении коэффициентов, так как ресурсов плис вполне хватает.

В данном курсовом проекте будет использоваться конвейерная схема, так как данная схема обеспечивает более быструю обработку входных данных по сравнению с обычной схемой. В конвейерной схеме по сравнению с обычной схемой, не тратится время пока отсчеты «пройдут» по все схеме, в это время начинается вычисление суммы и произведения предыдущих отсчетов.В качестве метода конфигурирования ПЛИС выбран пассивный последовательный режим с помощью загрузочного кабеля. Пассивный режим конфигурирования микросхем FLEX 10Kреализуется с использованием центрального контроллера (например, микропроцессора), управляющим процессом конфигурации. Контроллер получает данные из устройства хранения (жесткий диск, RAM, или других систем памяти). В пассивном режиме, микросхемы можно реконфигурировать прямо в работающей системе. Таким образом, обеспечивается возможность обновления конфигурации микросхем путем распространения в системе новых конфигурационных файлов. Конфигурационные данные должны загружаться при включении питания.                                     [Использована литература № 3]     

Масштабирование коэффициентов

Масштабирование начинается с 0,249995 (с самого большого положительного коэффициента), умножаем его на масштабирующий множитель 2ⁿ. В данном случае масштабирующий множитель равен 2⁹ =512, так как чтобы разрядность двоичного кода целой части произведения была на единицу меньше заданной разрядности коэффициентов.. Все коэффициенты умножаем на 512. Далее округляем целую часть числа. Переводим целую часть числа в Hex и Bin системы счисления.

Доводим разрядность двоичных чисел до разрядности самого большого положительного числа добавлением слева незначащих значений знакового разряда. Преобразовываем полученное значение знакового двоичного кода масштабирующих множителей в

Hex и Dec системы счисления. Результаты всех вычислений сводим в таблицу.

№ п/п	Коэффициенты ai	ai*512	Hex	Bin	Знак+Bin	Hex8	Dec
1	0.0750243	38	26	00100110	00100110	26	38
2	0.159151	81	51	00101001	00101001	51	81
3	0.225074	115	73	01110011	01110011	73	115
4	0.249995	127	7f	10000000	01000000	7f	127
5	0.225074	115	73	01110011	01110011	73	115
6	0.159151	81	51	00101001	00101001	51	81
7	0.0750243	38	26	00100110	00100110	26	38

Из полученных характеристик видно, что округление коэффициентов не значительно влияет на рабочие характеристики фильтра.

3.         Разработка и обоснование структурной схемы устройства

 Для проектирования фильтра нам понадобятся следующие устройства:

1.  Преобразователь кода.

Необходимо два преобразователя кода, для того чтобы преобразовывать входной параллельный восьми разрядный прямой код в параллельный восьми разрядный дополнительный код, а затем преобразовать параллельный 8-ми разрядный дополнительный код в выходной параллельный 8-ми разрядный прямой код.

2.  Сдвигающий регистр.

Устройство, предназначенное для хранения и сдвига 7-ми входных отсчетов.

Необходимо использовать параллельный 8-ми разрядный регистр, способный хранить 7 отсчетов.

3.  Двухвходовых сумматоров.

Необходимо три двухвходовых сумматора.

Так как по заданию порядок фильтра равен  7 и при этом коэффициенты семеричные относительно центрального коэффициента то, удобнее использовать двухвходовый сумматор, на который будут поступать отсчеты,  умноженные на одинаковые коэффициенты. При сложении двух 8-ми разрядных чисел получается 9-ти разрядное число, по этому будем использовать 9-ти разрядный выход.

4.  Перемножитель.

Так как при умножении 9-ти разрядного числа на 8-ми разрядный коэффициент получается 17-ти разрядное число, то выходные данные будут 17-ти разрядные.

5.  Четырех-входовый сумматор.

Для получения максимального значения выходного отсчета нужно сложить все коэффициенты и умножить их на 127.

(38+81+115+128+115+81+38)*127 = 75692₍₁₀₎ = 10010011110101100₍₂₎