基于FPGA的数字信号处理系统设计
摘 要
本文介绍了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的数字信号处理系统，讨论了它的概念、基础知识、系统设计和应用。数字信号处理是对数字信号进行处理的技术，而FPGA器件可以根据需要进行重新布局和重新连接，因此，FPGA数字信号处理系统非常灵活、具有高度的可编程性和可定制性，并且具有高性能和低功耗的处理能力。本文探讨了FPGA数字信号处理系统的优缺点，利用VHDL语言和Vivado开发环境介绍了FPGA数字滤波器的设计方法，以及基于FPGA的数字信号处理算法的设计方法，包括FIR滤波算法、FFT算法、数字信号压缩算法等。本文还提出了一种基于FPGA的数字信号处理系统的架构设计方案，包括输入模块、数字信号处理模块和输出模块。最后，本文介绍了几个基于FPGA的数字信号处理系统的应用，包括声音信号处理系统、数字图像处理系统、实时视频处理系统和智能音箱系统。
关键词：FPGA 、数字信号处理 、数字滤波器
Abstract
This paper describes the digital signal processing system based on FPGA (Field-Programmable Gate Array), and discusses its concept, basic knowledge, system design and application. Digital signal processing is the technology for processing digital signals, and FPGA devices can be rearranged and reconnected as needed. Therefore, FPGA digital signal processing system is very flexible, highly programmable and customizable, and has high performance and low power consumption processing power. This paper discusses the advantages and disadvantages of FPGA digital signal processing system, introduces the design method of FPGA digital filter, and the design method of FPGA digital signal processing algorithm based on FPGA, including FIR filtering algorithm, FFT algorithm, digital signal compression algorithm, etc. This paper also presents an architecture design scheme for a digital signal processing system based on FPGA, including an input module, a digital signal processing module and an output module. Finally, this paper introduces the application of several digital signal processing systems based on FPGA, including sound signal processing system, digital image processing system, real-time video processing system, and smart speaker system.
Keyword: FPGA、Digital signal processing、Digital filter
目 录
1引言 1
2 FPGA数字信号处理系统概述 1
2.1 FPGA概念 1
2.2 数字信号处理基础 2
3基于FPGA的数字信号处理系统设计 2
3.1 FPGA数字滤波器设计 2
3.2 基于FPGA的数字信号处理算法设计 3
3.3 基于FPGA的数字信号处理系统的架构设计 5
4 FPGA数字信号处理系统的特点 6
4.1 FPGA数字信号处理系统的优点 6
4.2 FPGA数字信号处理系统的缺点 7
5基于FPGA的数字信号处理系统应用 7
5.1 声音信号处理系统 7
5.2 数字图像处理系统 8
5.3 实时视频处理系统 9
5.4 智能音箱系统 9
6结语 10
参考文献 11
致谢 12
摘 要
本文介绍了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的数字信号处理系统，讨论了它的概念、基础知识、系统设计和应用。数字信号处理是对数字信号进行处理的技术，而FPGA器件可以根据需要进行重新布局和重新连接，因此，FPGA数字信号处理系统非常灵活、具有高度的可编程性和可定制性，并且具有高性能和低功耗的处理能力。本文探讨了FPGA数字信号处理系统的优缺点，利用VHDL语言和Vivado开发环境介绍了FPGA数字滤波器的设计方法，以及基于FPGA的数字信号处理算法的设计方法，包括FIR滤波算法、FFT算法、数字信号压缩算法等。本文还提出了一种基于FPGA的数字信号处理系统的架构设计方案，包括输入模块、数字信号处理模块和输出模块。最后，本文介绍了几个基于FPGA的数字信号处理系统的应用，包括声音信号处理系统、数字图像处理系统、实时视频处理系统和智能音箱系统。
关键词：FPGA 、数字信号处理 、数字滤波器
Abstract
This paper describes the digital signal processing system based on FPGA (Field-Programmable Gate Array), and discusses its concept, basic knowledge, system design and application. Digital signal processing is the technology for processing digital signals, and FPGA devices can be rearranged and reconnected as needed. Therefore, FPGA digital signal processing system is very flexible, highly programmable and customizable, and has high performance and low power consumption processing power. This paper discusses the advantages and disadvantages of FPGA digital signal processing system, introduces the design method of FPGA digital filter, and the design method of FPGA digital signal processing algorithm based on FPGA, including FIR filtering algorithm, FFT algorithm, digital signal compression algorithm, etc. This paper also presents an architecture design scheme for a digital signal processing system based on FPGA, including an input module, a digital signal processing module and an output module. Finally, this paper introduces the application of several digital signal processing systems based on FPGA, including sound signal processing system, digital image processing system, real-time video processing system, and smart speaker system.
Keyword: FPGA、Digital signal processing、Digital filter
目 录
1引言 1
2 FPGA数字信号处理系统概述 1
2.1 FPGA概念 1
2.2 数字信号处理基础 2
3基于FPGA的数字信号处理系统设计 2
3.1 FPGA数字滤波器设计 2
3.2 基于FPGA的数字信号处理算法设计 3
3.3 基于FPGA的数字信号处理系统的架构设计 5
4 FPGA数字信号处理系统的特点 6
4.1 FPGA数字信号处理系统的优点 6
4.2 FPGA数字信号处理系统的缺点 7
5基于FPGA的数字信号处理系统应用 7
5.1 声音信号处理系统 7
5.2 数字图像处理系统 8
5.3 实时视频处理系统 9
5.4 智能音箱系统 9
6结语 10
参考文献 11
致谢 12
