IIR数字程控滤波器

该作品为2007年全国电子设计大赛D题，题目要求如下：

这个东西的目的就是做一个截止(中心)频率可调，通带类型可调(低通，高通)的程控滤波器，大二上学期用运放搭的状态变量滤波器实现过该功能，这次打算学习一下数字滤波器的实现，顺便把程控滤波器的题目再做一遍。
实现数字滤波可以用单片机或者FPGA，一开始没有头绪，不知道用啥，所以打算边做边看。
一开始就看中了IIR(无限冲激响应)滤波器，为啥呢，，因为有传递函数，设计方法和模拟滤波器差不多，，相对熟悉，，
在网上找了两天资料，SystemView,DSPBuilder都看了下，，发现还是手写代码好，然后看了下matlab的simulink，打算先用simulink仿真下，看看效果、找找感觉，，折腾了两天，于是有了下面的东西。。。

图1，画的simulink仿真图，，串联型，并联型都试了下，，发现还是串联的好使

图2，仿真结果，完美的实现了预期要求，，
于是就开始用C语言按照这个simulink的结构图又仿真了下，，效果不错，于是开始写FPGA代码了

图3，modelsim仿真结果

图4，仿真的各种数据，调试的很大一部分工作量就是拿这里面的数据和C语言仿真的数据做对比，看哪一步出问题了，然后改，，最后改完了，几百万个仿真数据和C语言仿真数据一个不差，，这种感觉真舒服，，，

图5、quartus最后综合出来的模块图

图6，signalTab仿真，，同样，和C语言仿真结果一模一样的

图7，滤波器内部结构图，滤波器的系数全存放在RAM里面，FPGA滤波计算时从RAM中读取系数，单片机通过SPI接口修改RAM内数据，从而达到程控功能。

FPGA完成了，再就是单片机部分了，FPGA实现了可以更改滤波器各级系数的功能，但是系数哪里来呢，刚开始是查表，，比如要实现低通，截止频率1Khz，2Khz的两种滤波器，就用matlab生成这两种滤波器的系数，然后存放到单片机里面，但这样显然不太方便，于是大二放寒假后写了一个IIR滤波器设计函数库，可以直接根据滤波器指标生成巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型滤波器的系数，这样就方便多了，这个函数库可以实现100阶以内的巴特沃斯、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型滤波器系数生成，通带类型可实现高通、低通、带通、带阻。

图8、三个函数，分别可以生成巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型滤波器系数

图9、负责约束滤波器指标的结构体

图10、利用这个代码库和C# WPF模仿matlab的filter designer写了一个小工具，可以实现filter designer的部分功能，还可以生成matlab验证代码，图中右边部分即为小工具生成系数对应的数字滤波器的幅频特性和相频特性。

图11，部分代码

完

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