數字濾波器的MATLAB與FPGA實現(Xilinx/VHDL版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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杜勇編著 著

圖書標籤:

• 數字濾波器
• MATLAB
• FPGA
• VHDL
• Xilinx
• 信號處理
• 濾波算法
• 硬件實現
• 數字信號處理
• 通信係統

店鋪： 文軒網少兒專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121326417

商品編碼：19550283099

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

頁數：390

字數：652000

數字濾波器的MATLAB與FPGA實現 作  者:杜勇 編著 定  價:79 齣 版 社:電子工業齣版社 齣版日期:2017年09月01日 頁  數:390 裝  幀:平裝 ISBN:9787121326417 ●第1章 數字濾波器及FPGA概述 （1）
●1.1 濾波器概述 （2）
●1.1.1 濾波器簡介 （2）
●1.1.2 數字濾波器的分類 （3）
●1.1.3 濾波器的特徵參數 （5）
●1.2 FPGA基本知識 （5）
●1.2.1 FPGA的基本概念及發展曆程 （5）
●1.2.2 FPGA的結構和工作原理 （7）
●1.2.3 IP核的概念 （13）
●1.3 FPGA在數字信號處理中的應用 （13）
●1.4 Xilinx器件簡介 （14）
●1.4.1 Spartan係列器件 （17）
●1.4.2 Virtex係列器件 （20）
●1.4.3 PROM 芯片介紹 （26）
●1.5 FPGA信號處理闆CXD301 （27）
●1.6 小結 （29）
●第2章 設計語言及環境介紹 （31）
●2.1 HDL語言簡介 （32）
●2.1.1 HDL語言的特點及優勢 （32）
●2.1.2 選擇VHDL還是Verilog HDL （33）
●部分目錄

內容簡介

本書以Xilinx公司的FPGA器件為開發平颱，采用MATLAB及VHDL語言開發工具，詳細闡述瞭數字濾波器的實現原理、結構、方法及仿真測試過程，並通過大量工程實例分析其在FPGA實現過程中的具體技術細節。其主要內容包括FIR濾波器、IIR濾波器、多速率濾波器、自適應濾波器、變換域濾波器、解調係統的濾波器設計等。 杜勇 編著 杜勇，四川省廣安市人，不錯工程師。1999年於湖南大學獲電子工程專業學士學位，2005年於國防科學技術大學獲信息與通信工程專業碩士學位。主要從事數字信號處理、無綫通信以及FPGA應用技術研究。發錶學術論文十餘篇，齣版《數字濾波器的MATLAB與FPGA實現》、《數字通信同步技術的MATLAB與FPGA實現》、《數字調製解調技術的MATLAB與FPGA實現》等多部著作。

數字濾波器原理與實踐：MATLAB仿真與FPGA硬核加速 本書旨在為讀者構建一個堅實的數字濾波理論基礎，並通過深入淺齣的講解，引導讀者掌握如何利用MATLAB這一強大的仿真工具進行數字濾波器設計與性能評估，更進一步，本書將目光聚焦於當下最熱門的硬件實現平颱——FPGA，詳細剖析數字濾波器在Xilinx FPGA上基於VHDL語言的軟硬件協同設計流程，旨在培養讀者將理論知識轉化為實際工程應用的能力。 內容概述： 本書內容將圍繞數字濾波器的核心概念、設計方法、MATLAB仿真實現以及FPGA硬件加速的完整流程展開，力求條理清晰，循序漸進，既適閤初學者入門，也為有一定基礎的工程師提供深入的參考。 第一部分：數字濾波器的理論基石 緒論： 什麼是數字濾波器？它在現代信號處理中的地位和作用。 模擬濾波器與數字濾波器的比較，數字濾波器的優勢與局限性。 數字濾波器的基本組成：采樣、量化、數據錶示。 數字濾波器的主要應用領域（通信、音頻、圖像、生物醫學信號處理等）。 離散時間信號與係統： 離散時間信號的錶示與性質：單位衝激信號、單位階躍信號、指數信號等。 綫性時不變（LTI）係統：係統特性的判彆（綫性、時不變、因果性、穩定性）。 LTI係統的衝擊響應與係統函數：捲積在LTI係統分析中的作用。 差分方程描述：IIR和FIR濾波器差分方程的數學形式。 Z變換及其應用： Z變換的定義、性質及其逆變換。 係統函數與Z域分析：利用Z變換分析係統的穩定性、因果性。 零極點圖：理解係統頻率響應和穩定性的直觀工具。 頻率響應：幅頻特性和相頻特性，它們如何反映濾波器的濾波效果。 數字濾波器分類： 有限衝激響應（FIR）濾波器： FIR濾波器的基本原理：無反饋結構，衝激響應是有限長的。 FIR濾波器的優點（綫性相位、穩定性易保證）和缺點（可能需要更高的階數）。 FIR濾波器的基本結構：直連型、移位寄存器型等。 無限衝激響應（IIR）濾波器： IIR濾波器的基本原理：包含反饋結構，衝激響應是無限長的。 IIR濾波器的優點（高階數的係統可以用較低的階數實現相同的濾波性能）和缺點（可能存在非綫性相位、穩定性設計復雜）。 IIR濾波器的基本結構：直接型I、直接型II、規範型等。 第二部分：MATLAB數字濾波器設計與仿真 MATLAB在信號處理中的基礎： MATLAB基本語法與矩陣運算。 信號生成與處理函數。 繪圖函數與數據可視化。 濾波器設計基礎函數： FIR濾波器設計： 窗函數法：矩形窗、漢寜窗、海明窗、巴特沃斯窗、凱澤窗等，它們對濾波器性能的影響。 頻率采樣法。 最優（Parks-McClellan）算法：最小均方誤差逼近，實現最佳的通帶或阻帶性能。 MATLAB函數介紹：`fir1`, `firpm`, `fdesign.filter`等。 IIR濾波器設計： 模擬濾波器原型設計：巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫I型（Chebyshev I）、切比雪夫II型（Chebyshev II）、橢圓（Elliptic）濾波器，它們的幅頻特性對比。 模擬域到數字域的變換：雙綫性變換法、脈衝不變法。 MATLAB函數介紹：`butter`, `cheby1`, `cheby2`, `ellip`, `bilinear`, `impinvar`, `fdesign.filter`等。 濾波器性能評估與分析： 頻率響應分析：幅頻特性、相頻特性、群延遲。 濾波器階數選擇策略：根據采樣率、截止頻率、阻帶衰減等參數確定閤適的濾波器階數。 濾波器係數的量化效應分析：固定點錶示與浮點錶示，量化誤差對濾波器性能的影響。 MATLAB濾波器分析工具：`freqz`, `grpdelay`, `fvtool`等。 MATLAB濾波器實現與仿真案例： 低通、高通、帶通、帶阻濾波器的設計與仿真。 抽取濾波器（Decimator）和插值濾波器（Interpolator）的設計與應用。 多速率信號處理基礎。 濾波器級聯與並行實現。 實際應用案例演示：例如，音頻信號的降噪，通信信號的均衡等。 第三部分：FPGA數字濾波器硬件加速 FPGA與硬件加速基礎： FPGA體係結構簡介：查找錶（LUT）、觸發器（Flip-Flop）、DSP Slice、BRAM等。 硬件描述語言（HDL）：VHDL語言基礎。 數字信號處理（DSP）在FPGA中的應用優勢。 可綜閤VHDL：編寫能夠被綜閤工具轉換成硬件邏輯的代碼。 濾波器硬件實現的數據錶示： 定點數錶示法：二進製小數點錶示、補碼、原碼、反碼。 定點運算的精度問題與溢齣問題。 浮點數在FPGA中的實現（可選，但更具挑戰性）。 FIR濾波器在FPGA中的實現： 直接型FIR結構在FPGA上的實現：乘法器、纍加器、移位寄存器。 係數存儲與讀取。 並行與流水綫處理技術：提高濾波器的處理速度。 DSP Slice的利用：優化乘法和纍加操作。 VHDL代碼示例：從結構到具體實現的詳細講解。 IIR濾波器在FPGA中的實現： 直接型I/II IIR結構在FPGA上的實現。 反饋路徑的實現挑戰。 穩定性與溢齣的考慮。 VHDL代碼示例：針對IIR濾波器的FPGA實現。 Xilinx FPGA設計流程與工具鏈： Vivado/ISE設計套件簡介。 項目創建與配置。 RTL代碼編寫與仿真。 邏輯綜閤：將HDL代碼轉換為網錶。 實現（Place & Route）：將網錶映射到FPGA資源。 時序約束與時序分析。 生成比特流文件（Bitstream）。 FPGA硬件調試：ChipScope/ILA的使用。 FPGA濾波器設計實例： 基於Xilinx FPGA的低通FIR濾波器設計與實現。 基於Xilinx FPGA的高通IIR濾波器設計與實現。 係統集成：如何將濾波器模塊與其他IP核/用戶邏輯集成。 性能指標：實際實現的吞吐量、延遲、資源利用率。 第四部分：進階與優化 濾波器性能的硬件優化： 流水綫設計：深流水綫技術如何提高性能。 並行處理：數據並行與任務並行。 資源共享技術。 DSP Slice的高級應用。 濾波器係數的在綫更新與可重構性。 低功耗FPGA濾波器設計。 高級濾波器結構（例如：CIC濾波器，FFT-based濾波器等）的MATLAB與FPGA實現簡介（根據篇幅和側重點可選）。 本書特色： 理論與實踐深度結閤： 講解清晰的理論知識，並立即通過MATLAB仿真進行驗證，最終落腳於FPGA的硬核實現，形成完整的知識閉環。 MATLAB仿真功能全麵： 覆蓋主流的FIR和IIR濾波器設計方法，並提供瞭豐富的仿真和分析工具的使用指導。 FPGA實現詳盡細緻： 從VHDL語言基礎，到定點運算，再到具體的FIR和IIR濾波器的FPGA實現架構，以及Xilinx FPGA的完整設計流程，提供瞭大量的代碼示例和講解。 注重工程實用性： 強調濾波器在實際應用中的性能考量，如量化誤差、硬件資源限製、時序要求等。 圖文並茂，易於理解： 大量圖示清晰地展示瞭信號處理流程和硬件結構，輔以詳細的文字說明，降低瞭學習難度。 目標讀者： 電子工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關專業的在校本科生、研究生。 從事信號處理、嵌入式係統、FPGA開發等領域的工程師。 對數字濾波器原理和硬件實現技術感興趣的業餘愛好者。 通過本書的學習，讀者將能夠獨立完成數字濾波器的MATLAB仿真設計，並具備將濾波器算法移植到Xilinx FPGA上實現的能力，為開發高性能的數字信號處理係統奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名嵌入式係統工程師，我常常需要在資源有限的FPGA平颱上實現復雜的信號處理算法。數字濾波器無疑是其中最常見也是最重要的部分之一。這本書的題目“數字濾波器的MATLAB與FPGA實現(Xilinx/VHDL版)”非常符閤我的工作需求。我尤其看重書中關於“MATLAB與FPGA實現”的關聯性。我希望能夠通過MATLAB直觀地理解濾波器的設計原理和數學模型，然後又能學習到如何將這些模型高效地轉化為VHDL代碼，並在Xilinx FPGA上進行實現。我非常希望書中能夠提供一些關於濾波器實現的具體指導，例如如何根據FPGA的資源特點選擇閤適的濾波器結構，如何進行Verilog HDL或VHDL代碼的優化以提高性能和降低功耗，以及如何利用Xilinx的開發工具進行仿真和調試。書中如果能包含一些實際的嵌入式項目案例，例如在某個傳感器數據采集係統中，如何利用FPGA實現一個高精度的數字濾波器，那就更具實踐指導意義瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目著實吸引人，尤其是“數字濾波器的MATLAB與FPGA實現”這幾個字，對於我這種既想深入理解濾波原理，又希望掌握實際硬件落地方法的讀者來說，簡直是量身定做。我翻閱瞭目錄，看到從基礎的FIR、IIR濾波器設計，到更復雜的自適應濾波，再到高通、低通、帶通等各種經典應用，內容覆蓋得相當全麵。MATLAB部分的代碼示例我想會非常直觀地展現理論知識，幫助我們理解濾波器的數學模型是如何在軟件中實現的。而FPGA部分，VHDL語言的講解，配閤Xilinx平颱的具體操作，這纔是真正的難點和重點。我特彆期待看到作者如何將MATLAB設計的濾波器模型，一步步轉化為FPGA可以理解的硬件描述語言，並且能夠講解清楚其中的轉換邏輯和優化技巧。很多教材往往隻停留在理論層麵，或者隻講解MATLAB仿真，但真正要將算法變成硬件，中間的環節非常容易讓人摸不著頭腦，這本書如果能在這方麵做得細緻，那將是極大的價值。同時，作者在FPGA實現部分是否會涉及一些實際的硬件資源利用率、時序約束、仿真驗證等工程實踐的考量，也是我非常看重的。

評分☆☆☆☆☆

對於任何一個想要深入理解數字信號處理核心技術的從業者來說，數字濾波器都是繞不開的一環。而將理論研究轉化為實際可運行的硬件，更是將技術價值最大化的關鍵。這本書的題目“數字濾波器的MATLAB與FPGA實現(Xilinx/VHDL版)”精準地抓住瞭這一痛點。我非常期待書中能夠詳細講解如何利用MATLAB進行濾波器的數學建模、算法設計以及性能仿真，從而得到最優的濾波器參數和結構。而更令我興奮的是，這本書還將目光聚焦於FPGA實現。我希望看到作者能夠深入剖析如何將MATLAB設計的濾波器算法，通過VHDL語言巧妙地映射到Xilinx FPGA的硬件資源上，並且能夠提供一些實際的硬件加速技巧。例如，對於乘法器、加法器等關鍵單元，書中是否會提供一些優化方案，以提高運算速度並降低資源消耗？此外，書中對於濾波器在實際應用中的魯棒性、抗乾擾能力等方麵的探討，如果能結閤FPGA的實現進行分析，那就更具價值瞭。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在通信工程領域摸爬滾打瞭幾年，但總感覺在數字信號處理這塊還不夠紮實的工程師，這本書的齣現著實讓我眼前一亮。我一直想找到一本能夠將理論與實踐完美結閤的書籍，尤其是在FPGA領域，理解濾波算法是一迴事，將其高效地映射到硬件資源上又是另一迴事。看到“Xilinx/VHDL版”這幾個字，我大概能猜到這本書的深度和實用性。我尤其關注書中是否會深入講解濾波器的各種量化噪聲、溢齣等在FPGA實現過程中必須麵對的問題，以及如何通過Verilog HDL或VHDL來規避這些問題。MATLAB的部分，我希望能夠看到不僅僅是簡單的濾波器設計，而是能夠展示如何在MATLAB中進行高級仿真，例如噪聲模型、信號失真分析等，為FPGA實現提供更可靠的設計依據。如果書中還能包含一些實際的項目案例，比如在某個具體的通信係統中，如何應用書中講解的濾波器技術，那就更完美瞭。我期待這本書能夠為我提供一套完整的從理論到實踐的解決方案，幫助我快速提升在FPGA數字濾波設計方麵的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀數字信號處理方嚮研究生學位的學生，一直以來，對於數字濾波器理論的學習都比較碎片化，尤其是在將理論應用於實際硬件開發方麵，感到力不從心。這本書的題目“數字濾波器的MATLAB與FPGA實現(Xilinx/VHDL版)”正是我迫切需要的。我尤其看重書本在MATLAB與FPGA之間的橋梁作用。很多文獻在講解MATLAB仿真時，往往省略瞭硬件實現的細節，而直接給齣一個FPGA代碼，這對於初學者來說是很難理解的。我希望這本書能夠詳細地闡述從MATLAB中得到的濾波器係數、結構等信息，是如何被一步步轉換為VHDL語言的，並且在Xilinx FPGA平颱上進行高效實現的。書中對於不同類型濾波器的FPGA實現策略，比如資源占用、運算速度、功耗等方麵的權衡，如果能有深入的分析和對比，那將對我的研究課題非常有幫助。我也期望書中能夠包含一些關於FPGA綜閤、布局布綫、時序分析等方麵的實用技巧，這些都是在實際項目開發中必不可少的內容。