1、 文献标 志 码 : 文章 编 号 : ( ) , , ( , , , ) : 一 , ; ; : ; 引言 随着 数字超 大 规模集 成 ( ) 术 的发 展 , 技 自 作 为 的 工 具 箱 , 是基 于 的 开 发 工 具 , 支持 系统 、 法 它 算 和硬 件设 计共 享 一 个 公 共 开发 平 台 , 算 法 友 好 的 在 适应信 号处 理 技术 在许 多领 域 ( 如 : 字通 信 、 例 数 雷 开发 环境 中帮 助设 计人 员 生 成 设 计 硬 件 表征 , 达 、 物 医学 、 震 学 、 航 系 统 等 ) 到 了广 泛 应 从而 缩 短 了 设 计 周 期 。设
2、 计 人 员 可 以 使 用 生 地 导 得 块 迅 速 生 成 系 统 建 模 硬 模 用 。传 统上 自适 应 信 号 处 理 是 基 于 处 理 器 实 现 的 , 其 固有 的缺 点无法 满 足 高速 、 时 系统 的要 但 实 件。 求, 而利 用 实现 自适应 信 号 处 理 能 够 很 好 地 编 程 逻 辑 器 件 ( 中 的 系统 可 ) 的 解 决并 行 性 和 速 度 问 题 以及 改 善 系统 的 抗 干 扰 能 设 计 需 要 高 级 算 法 和 开 发 工 具 。 将 和 系 统 级 设 计 工 力 。传 统上 , 自适 应 滤 波器 的 实 现 主 要 是 采 具
3、 的算 法 开发 、 真 和 验 证 功 能 与 的综 仿 用 或 者 等 硬 件 描 述 语 言 通 过 合 、 真 以及 发 工 具 整 合 在 一 起 , 现 了 仿 开 实 编写代 码来 实现 的 , 种方 式 开发 效 率低 , 度 比较 这 难 这 些工 具 的集成 。 大 , 不 便 于仿 真 观 察 。而 工 具 则 能 也 在 的 开 发 过 程 中 , 以 运 用 硬 件 可 更 好地 满足 开发 要求 。 回环 ( ) 真 , 是 将 软 , 仿 它 主 要 技 术 与 工 具 收 稿 日期 : 修 回 日期 : 硬 件技 术结 合在 一起 的综 合仿 真系 统 。 真被
4、 仿 证 明是 一种 有效 的仿 真 验 证 解 决 方 法 , 技 术 能 确 该 作者简介 : 东( , , 杨 一)男 四川彭 山人 , 硕士研 究生 , 究方 向: 研 专用 数字 集成 电路设 计 。 一 : 权 ()的计 算 ) 能 同步 进 不 保 在 开发周期 早 期就 完 成 嵌 入式 软 件 的测试 , 系 系 , 系数 的更新 与滤 波 ( 是 到 这 统 整合 阶段开 始 时 , 嵌人 式 软 件 测 试就 要 比传 统 方 行 。对 于高 速信 号处 理 , 种 串行 的 算 法不 能 满 足 法 做得更 彻底更 全面 , 这样 可 以及 早 地发 现 问题 , 因
5、此 降低 了解决 问题 的成 本 。 要求。并行的流水线结构是高速设计 中的一种常用 手段 , 这种方法是在时序电路 中通过插入寄存器将 较长的更新过程划 分成较小模块 , 而实现提高系 从 统 工作频 率 的 目的 。 自适 应滤 波器 的 算 法概 述 相对 于 算 法 , 算 法 的权 系数更 新模 块采 用延迟 了 个 节 拍 的 数 据来 产生 下一 时钟 周 期 的权 系数 , 本设计 中权 系数 更新 延迟 了 个周 期 。 引入延 迟 的好 处在 于可 以用前一 时 间 的误差 值来 实 现更新 , 在时钟的驱动下 , 系数更新和误差计算可以 同时进行 。 算 法权 系数更新
6、方程 可 以用下 式 表示 : ( ( ) 志一 ) ( ) 志 ( ) ( ) 算 法权系数更新 中延 时 的引入 对算法 的稳 态行为影 响不 大 , 键 问 题 是 步 长 因 子 的选 取 。 关 忌 一( 志 ( 是 ) )( ( 志 ) )(一 ) 志 志一 ( 一 ( )志 志 一 ( ) ) 【 ( )一 ( ) ( ) 走 忌 是 ( ) ( ) 算 的 敛 件 : 忐 法 收 条 为 ( ) , 相对于 算 法 的收 敛 条 件 来说 , 算法 收敛条 件更 为苛 刻 。 基 于 具 的 延 时最 小 工 均 方 自适应 滤 波 器 是 司 推 出 的 一 个 面 向 公
7、开发 的 系统 级 ( 或算 法 级 ) 计 工具 , 设 它架 构在 多个软件工具之上, 并把系统级( 算法仿真建模) 和 ( 硬件 实 现 ) 个 涉 及 领 域 的 设 计 工 具 连 接 起 两 来 , 为 作 的一个 工 具 箱 出现 , 以 可 在 中进行 图形 化设 计 和仿 真 , 同时又 通过 可 以把 设 计 文件 ( ) 转成 相 应 的 硬 件 描 述 语 言 , ( ) 可 以很 方便 地 帮 助 设 计 者 完 成 基 于 的 系统设 计 的整个 流程 。 图 自适 应 滤 波 器 结 构 本 文设 计 了一个 阶系统 辨识 自适应 滤 波器 , 输入 信号 志 、
8、 出信号() () 输 志 与误差信号 志 均用 () 然 而 , 自适应 滤 波器 的系 数更 新 路径 比较 位二进制符号数表示 。图 给出了 阶 自 适应 系统辨识 顶层设计构造 图 。 长 , 迭代公 式 和滤 波 器结 构 中可 以看 出权 系 数 更 从 新 必须 在输 出信 号 () 是 与误 差信号 是 算完 毕 ()计 以后才 能进行 。换 言之 , 以上 步 骤 含 有 一 种顺 序 关 为 了构 造完整 系统 , 观察设 计效 果 , 此处 设计 了 一 个 阶直接型 低通滤波器作为未知系统( 辨 识 对象 ) 。根 据文献 提 出的定点 数 阶 滤 所 杨 东等 : 于
9、 基 开发 工具 的 自适应 滤 波器 波器 的 动 态 范 围 级 数 的 最 坏 情 况 计 算 公 式 : 硬件 回环 ( 仿 真是 将 软 硬件 技 术 结合 在 一 ) 起 的综合 仿 真 系统 , 最 大 优 点 在 于 利 用 硬 件 系 统 其 , ) 总位宽应是输入位宽和级数 能够 提高 仿真 速度 , 接检测 硬 件运 行 效 果 , 且 可 ( 尢志 , 直 并 之 和 , 由此 可 确定 滤 波 器 内部 运 算 位 数 最 少 应 为 以充 分利 用软 件提 供 的各种 仿 真源 作 为信 号 源 。硬 共 位 。 本设 计 对滤 波器 输 出信 号 采用 了缩 件平
10、 台选 择 了 司出 品 的 公 开发 板 ( 放, 用 采 位输 出 。 同时 为 了减 少 资源 的消 耗 并 提 列 系 芯 片 ) 通 过 , 高速度 , 长 的选择 放弃 了乘 法器 , 步 而是 采 用 移位 的 下载 电 缆 , 模 式 的方 式 直接 下 载 到 以 方 法实 现 , 将误 差信 号 向右移 一 位 , 结合 输 出信 号 的 开发 板 中 , 行数 据 又 通 过 接 口返 回到 计 算 运 机显示 , 系统 结构 如 图 示 , 所 信号 源选择 了线 缩 放 , 当于 相 一 一 。系统 采 用 性调 频信 号 , 这样 低 通 滤 波 的效 果 可 以很
11、 容 易 地 观 模 块化 设计 , 权 系 数 更 新 模 块 封 装 成 一 个 子 系 统 将 ( 图 , 于调 用 , 见 )便 结构 清 晰 。 】 面 察 出来 。 一 : ( ( ) :面 区 : 州 匠 图 自适应 滤 波 器 构 图 结 图 经过 是 回环 系统 的仿 真 波 形 图 , 中 图 图 阶 自适 应 系 统 辨 识 顶 层 设 计 一 第 为 行 滤 波 器 输 出 , 行 为 误 差 信 号 , 第 第 行 为 输 入 线 性 调 频 脉 冲 压 缩 信 号 , 行 为 第 低通 滤波 器输 出。可 以清楚 看 出 , 过大 概 经 步 ( 以后 , 差信 号
12、 基本 上 收 敛 , 约 ) 误 而 自适应 滤 波器也 成 功 学 习 低 通 滤 波器 , 两者 输 出基本 一致 。 。 图 子系统 此处 , 在权 系 数 更 新 时 对 输 入 信 号 额 外 延 迟 了 周期 , 个 即 权 系 数 更 新 方 程 的 具 体 实 现 。 特别要 提 出 的是权 系数 更新 延迟 时 间 的 确定 是不 断 经过 试验 得 出 的 , 于滤 波 器 阶数 不 同延 迟 时 间也 对 不 同 。 图 真 波 形 图 仿 自适 应 滤 波 器 的 硬 件 回 环 ( ) 及 仿 真 测 试 系 统成 功进 行 仿 真 以后 , 行 运 创建 工 程
13、, 进行 综 合 、 译 和适 配 , 终 编 最 生成 编 程 文 件 ( 件 和 即 文 文 件 ) 载 到 下 的 自适应滤 波 器 , 真 与 测试 结 果 表 明设 计 的正 确 仿 芯片中去。本文为 了观察资源消耗情况 , 最 性 , 在 系列 芯 片上 完成 了硬 件 并 终 在 中完 成 综 合 、 编译 、 配 和下 载 ( 适 在 验证 , 滤波器最高频率达 到 数 据吞吐 , 量 显著 提高 。事实证 明 , 工具 箱 可 以很 中仿 真 结 果 如 图 所示 ) 。在 程 序 成 功 明显地提高数字信号处理系统 的开发效率 , 具有较 耗费 资源 为 个 , 个 高 的
14、应用 价值 。 系 统最 高 工 作频 率 达 到 由 , 。 仿真 以后 , 仿真 资源列 表 中可 以看到 : 在 此 可 以看 出 自适 应 滤波 器 数 据 吞 吐 量 已经 参 考 文 献 : 达 到较高水 平 。 自适应滤波算法 与实现( 第二版) 刘 郁林 , 晓兵 , 刚兵 , , 北 京 : 子 工业 出版 社 , 景 谭 等 译 电 , , , : , , , , : , , 潘松 , 黄继业 , 国栋 王 现代 技术 西安 : 西安 电 图 仿 真 结 果 子 科 技 大 学 出版 社 , 数字 信号处理 的 实现 刘 凌 , 京 : 华 大 学 出 版 社 , 译 北 清 刘雄飞 , 高金定 , 齐海兵 自适应滤波器 实现 结 论 最 大限度地提 高开 发效率 和节 约成 本是 开发 者 不懈 追求 的事 情 。本 文 利用 的 工 的新 方 法 压 电与 声 光 , : 刀 () , , ( ) , : 具箱 设 计 出了基于延 时最小 均方算 法 ( 上接 第 页 ) 王玲 , 魏星 , 建伟 , 基 于 定位 算法 的模糊 解 万 等 () : , 毛永毅 , 白菊蓉 间四站时差定位 中的模糊及无解 研究 空 电讯技术 , () , : , 消除方法 口 计 算 机工 程 与科 学 , ( ) , : , , , ,
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