[发明专利]一种基于FPAA和FPGA技术的综合滤波系统

说明书

技术领域

本发明涉及滤波器设计和集成电路应用，属于信号处理领域。 

背景技术

随着微传感器时代的到来，对传感器微弱信号的高效处理越来越重要，在微信号的调理电路中对有用信号的提取显的更为重要。目前的滤波电路主要分为两类模拟滤波和数字滤波，模拟滤波主要是分立元件和中集成规模电路构建，这种电路的设计对设计者的专业知识要求较多，对设计的工作经验要求比较高，同时调试比较困难；数字滤波首先要将信号进行模数转换，这样不可避免的丢失许多有用信息，同时数字滤波对算法要求比较高，进而这对控制器的运算能力要求更高；FPAA技术的出现很好的解决了上述问题。中国专利201020685324.0中介绍了一种程控滤波装置，此专利中可以通过功能开关来实现低通、高通、带通、带阻四种滤波器，但是其不同种滤波器的切换不灵活。 

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种可以灵活设计、验证各种数字滤波器和模拟滤波器的综合滤波系统。该综合滤波系统充分利用FPGA可编程特点，在外围电路不变的基础上，对芯片内部电路进行不同的编程，实现各项数字信号的处理功能。结合FPAA技术在线可重构技术，在不断电的情况下，对电路的参数和结构切换，使电路灵活、设计范围更加广泛。 

本发明的技术方案是：     一种基于FPAA和FPGA技术的综合滤波系统，包括FPGA单元和FPAA滤波单元。FPGA单元包括FPGA模块、下载模块、存储模块、输入设备和输出设备，用于通过控制器IP核控制整个电路，并提供分频给FPAA模块各种时钟频率以完成不同种类滤波器； FPAA滤波单元包括FPAA滤波器模块、信号预处理模块和信号后处理模块，用于实现模拟滤波器的不同性能，并实现其他常用模拟电路功能。 

作为本发明的进一步改进，FPGA单元利用其在数字信号处理的可编程特性实现各种数字电路，包括分频器、控制器IP、数字滤波器算法。 

作为本发明的进一步改进，FPAA滤波单元在不改变外围硬件电路的条件下，实现不同类型、不同种类的滤波电路。

作为本发明的进一步改进，所述基于FPAA和FPGA技术的综合滤波系统将数字集成电路和模拟集成电路相互结合。 

作为本发明的进一步改进，FPGA单元和FPAA滤波单元中预留若干接口，用于用户对芯片内部的电路进行升级。 

与现有技术相比，本发明有以下优点和有益效果。 

1、本设计结构简单，设计人性化，可以根据用户的需求对滤波器的工作方式、滤波种类进行快捷设计，以实现FIR、IIR、脉冲成形、巴斯沃什、切比雪夫I类、切比雪夫II类、贝塞尔以及客户自己设计的各类低通、高通、带通、带阻各种滤波功能。 

2、本发明设计可以既可以设计数字滤波器，也可以设计模拟滤波器，同时也可以设计两者结合的滤波器，这很好的为滤波器研究者提供了滤波器设计、验证平台。 

3、本发明充分利用了FPGA和FPAA可重构特点，使得电路可以在不改变已有的硬件电路的基础上对电路进行升级。这在研发实验调试及高校实验系统方面有着广泛的市场前景 

4、本发明紧紧跟随电子发展趋势。电子发展向着FPMA方向发展，，同时国内对FPAA技术的研究比较少，此平台对FPAA技术在国内的推广有着极其重要的意义。

附图说明

图1为本发明基于FPAA和FPGA技术的综合滤波系统的整体结构框图； 

图2为电源模块原理图；

图3为FPGA单元原理图；

图4为FPAA滤波单元原理图；

图5为本发明基于FPAA和FPGA技术的综合滤波系统的整体流程图。

图中：1、FPGA单元；2、FPAA滤波单元。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细描述。 

本发明中FPGA模块可以设计常用的FIR、IIR、脉冲成形滤波器等数字滤波器；同时FPAA模块可以设计低通、高通、带通、带阻四类巴斯沃什、切比雪夫I类、切比雪夫II类、贝塞尔以及客户自己设计的各种滤波器滤波功能，可精确设置截止频率和放大增益，适用于幅值5v以下的信号的滤波系统。滤波器的设置参数主要依照设计者的需求进行相应的设置即可实现。