使用支持多通道的CIC抽取滤波器

支持多通道数据的CIC抽取滤波器设计实例演示了怎样使用Altera的级联积分梳状(CIC)滤波器MegaCore®功能来实现多个独立数据源的数字采样率下转换。

数字信号处理(DSP)系统通常需要采用多个并行通道进行工作。对于数字数据速率下转换或者上转换应用(如果不同的通道有相同的比率变化要求),没有为每一输入通道复制相同的硬件,而是时分共享低速硬件部分,这提高了对资源的重用。这就是Altera® CIC滤波器MegaCore功能多通道工作的概念。

在这一实例中,我们配置了CIC编译器支持多种接口,这样,我们发挥了抽取多输入单输出(MISO)模式能够节省资源的优势。系统总图如图1所示。关于CIC多通道支持的详细信息,请参考CIC编译器用户指南(PDF)。 

图1. 使用MISO模式的CIC滤波器进行数字下转换实例结构图

特性

这一演示具有以下特性:

  • CIC滤波器经过配置有两个独立接口,以支持并行输入数据通道。这样,对于所有输入通道,CIC滤波器可以时间共享低速数据梳状滤波器部分。
  • Altera有限冲击响应(FIR)编译器经过配置,其反正弦频率响应补偿了CIC滤波器下降。
  • FIR编译器使用多周期可调(MCV)体系结构,重用了乘法器,进一步节省了资源。关于MCV体系结构的详细信息,请参考FIR编译器用户指南(PDF)
  • 提供了一个MATLAB脚本,设计CIC补偿滤波器,供您参考。脚本使用频率采样方法,设计了具有反正弦频率响应的FIR滤波器。为您画出了系统总响应,以验证关键系统规范,例如带通波纹和带阻衰减等。
  • Altera的Avalon®流接口用于将来自多个数据源的数据包数据在MegaCore功能之间进行传送。关于Avalon流接口的详细信息,请参考Avalon流接口规范。
  • 提供了Altera流数据包格式转换器,对多个数据通道正确的进行间插/去间插处理。

模型

图1显示了下转换实例的DSP builder设计流程。设计实例的输入是两个独立的数据源。一个源信号是正弦波,另一个是余弦波。它们的频率都是2.5 MHz。高频加性噪声对部分输入信号造成损伤。数据源生成连续数据;因此,Avalon流接口的startofpacket和endofpacket信号被配置为指示流数据。

在这一实例中,两个并行输入数据源生成80 MHz采样的流数据,总线利用率达到100%。CIC滤波器实现了较大的比率变化,在这个例子中下采样率为4。经过配置采用MISO结构,并行输入通道信号离开CIC滤波器时,时间共享梳状滤波器部分。CIC滤波器输出间插多通道数据,其中,startofpacket和endofpacket信号表示相应的通道边界。因此,CIC输出总线利用率为50%。FIR滤波器接在CIC滤波器之后,补偿了CIC滤波器频率下降,额外抽取2。其输出总线利用率变为25%。数据包格式转换器对低速数据进行去间插处理,生成两个源端口,以便数据显示。每一数据通道每8个时钟周期输出一个有效采样。

如果窄带源信号的带宽小于级联比率变化滤波器的截止频率,定义好的抽取系统会保持输入信号带宽不变。在这一实例中,源信号是正弦信号,载波频率为2.5 MHz,小于设计的4 MHz截止频率。正如预期所示,输出信号频谱的尖峰出现在2.5 MHz,高频噪声被滤除掉。

下载这一实例中所使用的文件:

这一设计的使用在Altera硬件参考设计许可协议控制下,请遵循这些条款和条件。

参数

表1和表2列出了内插实例所使用的参数设置。

Table 1. Parameters for CIC Compiler

CIC ParametersValues
Filter TypeDecimation
Number of Stages4
Rate Change Factor4
Differential Delay2
Number of Interfaces2
Number of Channels Per Interface1
Input Data Width8
Output Data Width16
Hogenauer PruningOn
Output RoundingConvergent

表1. CIC编译器参数

CIC参数

数值

滤波器类型

抽取

级数

4

比率变化因子

4

差分延时

2

接口数量

2

每一接口的通道数量

1

输入数据宽度

8

输出数据宽度

16

Hogenauer裁剪

打开

输出取整

融合

相关链接

关于在这一设计实例所使用的相关特性的详细信息,请访问:

设计实例免责声明

这些设计实例只限于用在Altera公司器件上,版权属于Altera。为方便使用,这些设计基于“as-is(原样提供)”的形式提供;因此,任何形式的授权、代理或者担保(无论是明确的,隐含的还是法定的),包括不受限制的使用、商业授权、无侵犯或者适用某一特殊用途等,Altera公司都不予以承诺。Altera公司明确表示不推荐,不建议以及不要求这些设计实例和其他任何非Altera产品一起使用。