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图3-5仿真结果
3. 系统综合
ISE的综合工具可用Xilinx自带的综合工具XST，如图3-6所示，也可内嵌Synplify，实现无缝连接。用Xilinx的综合工具时，应将HDL文件综合到一个NGC文件里。
图3-6 系统综合结果
4. 布局布线与程序下载
ISE用BitGen，使布局布线的设计文件转换成位流文件，并用ImPACT，进行设备配置和通信，将程序烧写到芯片中，最后完成布局布线与程序下载，如图3-7所示。
图3-7 布局布线
5．设计流程
整个设计是一个不断输入、分析、校验的过程，直至正确完成整个设计，达到预期结果。图3-8 给出了FPGA的设计流程。它的设计步骤：首先对LATTICE结构的数字滤波器进行设计描述，然后通过描述，用硬件描述语言VHDL编写代码，进行设计输入、编译和仿真，并与理论结果进行对比，不断校验所得仿真结果，使其所设计的LATTICE结构数字滤波器最大限度的接近于理论值。
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设计描述设计修改设计输入设计编译仿真分析系统综合布局布线程序下载设计成功
图3-8 FPGA设计流程
3.4 本章小结
本章首先对可编程逻辑器件做了简要的概述，然后分别又介绍了VHDL语言、Modelsim仿真软件、Synplicity综合软件和FPGA的设计流程，为第4章的本课题的学习打下坚实的基础。
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第4章LATTICE结构数字滤波器的设计与FPGA
实现
4.1数字滤波器概述 4.1.1数字滤波器的分类
数字滤波器可以分为两类，即现代滤波器和经典滤波器。而经典滤波器从功能上可以分为四种，即低通（LP）、高通（HP）、带通（BP）、带阻（BS）滤波器，如图4-1所示。
?ej???-2π-π??c0低通（LP）?cπ2πω-2π-π??c0高通（HP）?cπ2πω-2π-π??c2??c10?c1带通（BP）?c2π2πω-2π-π??c2??c10?c1?c2π2πω带阻（BS）
图4-1 数字滤波器的幅度频率响应
从实现方式上，数字滤波器有FIR滤波器和IIR滤波器之分，FIR的系统函数是
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N?1n?0 ??z???h?n?zM?n (4.1)
IIR的系统函数是
??z???bzrr?0Nk?0?r (4.2)
1??akz?kFIR与IIR数字滤波器不同的系统函数决定其在性能和设计方法上的区别：FIR没有输出对输入的反馈结构，而IIR则有输出对输入的反馈结构；FIR数字滤波器的线性相位优于IIR滤波器；与IIR数字滤波器相比，FIR滤波器采用的非递归结构运算误差小。
4.1.2滤波器的技术要求
在数字滤波器设计中，我们主要是完成对低通滤波器的设计，将低通滤波器的技术指标进行转换即可得到其他三种类型的滤波器。为了物理上可实现，我们应在带与带之间设置过渡带，设计低通滤波器的技术指标如图4-2所示。
?ej???11??1通带过渡带阻带?20?p?s图4-2 低通滤波器的技术指标
??
4.1.3数字滤波器的设计原理
在数字信号处理的理论研究中，设计数字滤波器所采用的三种方法：程序编译法、FDATool直接设计法、MATLAB窗函数法。本章主要采用程序编译法。
随着计算机的不断发展，ISE软件技术为我们提供了极大的便利，我们可以通过它完
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成数字滤波器的设计和仿真工作。一般的数字滤波器设计步骤如下：
1. 确定指标
在设计一个数字滤波器之前，首先应根据工程的实际需要确定数字滤波器的技术指标。在很多实际应用中，FIR滤波器的设计一般应用于对幅度响应函数的要求。通频带在系统中具有线性相位，以线性相位为指标进行数字滤波器设计优点：①只含实数运算；②无延迟失真；③计算量减半。
2. 逼近指标
确定技术指标后，利用数字滤波器设计方法，采用理想数字滤波器模型，设计出一个实际滤波器，来逼近给定的指标。
3. 仿真分析
对所设计的数字滤波器进行软件MATLAB和ISE仿真，通过波形分析滤波结果，校验所设计的数字滤波器，使其逼近所要求的技术指标。
4.2 LATTICE结构FIR数字滤波器的设计方法 4.2.1 LATTICE结构FIR数字滤波器的原理
一个M阶FIR数字滤波器的系统函数是
?i??i??z???b?i?z?1??bMz (4.3)
?ii?0i?1MM?i?系数bM表示第i个系数，则该系统的LATTICE结构如图4-3所示。
x?n?p0?n?p1?n??k1?k1p2?n??k2...pM?1?n?pM?n??kMzqM?1?n??1y?n?z?1q0?n?q1?n?z?1?k2?kMqM?n?
q2?n?...图4-3 FIR系统的LATTICE结构
由信号流图可知如下关系：
pm?n??pm?1?n??kmqm?1?n?1? (4.4) qm??kmpm?1?n??qm?1?n?1?，m=1，2，?，M (4.5)
并且
p0?n??q0?n??x?n? (4.6)
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