3666

Таблица 6.1 Общие сведения по числу задействованных ресурсов ПЛИС Altera Cyclone III Device EP3C5F256C6, временная модель Slow-model (напряжение питания ядра 1200 мВ,

температура 85 С)

Пакет расширения Altera DSP Builder системы визуально-имитационного моделирования Matlab/Simulink является мощным инструментом по разработке устройств цифровой обработки сигналов и по своим возможностям не уступает Xilinx System Generator.

Имитационная модель на основе функционального блока n-tap Dual Port Memory MAC FIR имеет отличие в организации управления работой линии задержки, заключающееся в том что, вначале происходит операция считывания информации хранящейся в памяти ОЗУ по всем

321

адресам а затем - операция записи нового значения сигнала по конкретному адресу (рис. 6.2). На основе рассматриваемого примера (FIR_MAC32.mdl) происходит одновременное считывание и запись разделенные во времени элементом задержки. В первом случае требуется более сложный управляющий автомат (рис. 6.2) а во втором случае (рис. 6.5) необходим простейший управляющий автомат и обратная связь заключающая в подачи данных с выходной шины ОЗУ на вход через мультиплексор на другой вход которого подается сигнал подлежащий фильтрации.

Разработаем функциональную модель КИХ-фильтра по имитационной (рис. 6.18). В этом случае мы сможем более наглядно разобраться с режимом работы двух портовой памяти ПЛИС.

Увеличим разрядность шины данных ОЗУ с четырех до восьми бит. В отличие от имитационной модели для формирования лог. единицы используем сигнал cout двухразрядного счетчика пропустив его через два триггера. Он будет сигнализировать о том, что коэффициенты фильтра из ПЗУ (мегафункция ROM: 1 port) считаны (аккумулятор за это время должен вычислить “правильную” сумму произведений) и новые данные могут быть записаны в память.

На рис. 6.19 показано, что мегафункция RAM: 2-PORT для выходных значений на шине q настроена на режим Old memory contents appear. На рис. 6.20 представлено функциональное моделирование прохождения сигнала по структуре КИХ-фильтра в режиме Old memory contents appear. Рис. 6.21 показывает функциональное моделирование прохождения сигнала по структуре КИХ-фильтра для режима I do not care. Сравнивая рис. 6.20 и рис. 6.21 видим, что при подачи сигнала -5, 3, 1, 0, 0 и 0 т.д. на вход фильтра, в случае если двух портовая память работает в режиме I do not care, на выходе формируются не требуемые значения 10, -1, -40, -10, 26, 6 и 0 т.д. а значения -40, -10, 26, 6 и 0 т.д., т.е. значения 10, -1 пропущены. Тем не менее, фильтр после 980 нс начинает формировать правильные значения. До этого момента времени выход фильтра не определен.

322

323

Рис. 6.18. Функциональная модель последовательного КИХ-фильтра на четыре отвода с использованием линии задержки на основе двух портовой памяти

323

324

Рис. 6.19. Мегафункция RAM: 2-PORT. Режим Old memory contents appear для выходной шины q

324

Рис. 6.20. Функциональное моделирование прохождения сигнала по структуре КИХфильтра на четыре отвода. Режим Old memory contents appear

325

Рис. 6.21. Функциональное моделирование прохождения сигнала по структуре КИХфильтра на четыре отвода. Режим I do not care

325

326

Рис. 6.22. Линия задержки на основе двух портовой памяти (мегафункция Shift Register (RAM-based))

326

Рис. 6.23. Функциональное моделирование прохождения сигнала по структуре КИХфильтра (линия задержки на основе мегафункции Shift Register (RAM-based))

327

Рис. 6.24. RTL-представление линии задержки на основе мегафункции Shift Register

(RAM-based)

327

Линию задержки можно так же реализовать на основе двух портовой памяти с использованием мегафункции altshift_taps (Shift Register (RAM-based)) (рис. 6.22) со следующими установками: число отводов – 4; дистанция между отводами – 4. Коммутация отводов линии задержки осуществляется с помощью шинного мультиплексора четыре в один на адресный вход которого подключается выход счетчика counter. Для согласования работы линии задержки и ПЗУ используемого для хранения коэффициентов фильтра с блоком умножения и накопления на основе мегафункции ALTMULT_ACCUM к выходу ПЗУ требуется дополнительно подключить два 8-разрядных регистра.

Для выходного порта q используется только режим old. В мегафункции altshift_tap не предоставляется изменение режимов работы выходного порта при одновременном чтении и записи по одинаковому адресу как для мегафункции RAM: 2- PORT. Результаты функционального моделирования показаны на рис. 6.23. На рис. 6.24 показано RTL-представление линии задержки на основе счетчика и блока памяти.

328

Рассмотрим четырехточечный фильтр Добеши db2. Графики вейвлетов Добеши db2 в системе Matlab можно увидеть следующим образом:

[phi,psi,x]=wavefun('db2',10);

subplot(121);plot(x,phi); title('y=\phi(x)'); axis square; grid on; subplot(122);

plot(x,psi);

title('y=\psi(x)'); axis square; grid on;

phi обозначает масштабирующую функцию - (x) ; psi – материнский вейвлет - (x) ; X - массив значений независимой переменной x ; 10 – число итераций (степень итерационного уточнения). Функции (x) и (x) быстрозатухающие, имеют

компактный носитель и не имеют аналитических выражений. С помощью команд можно так же посмотреть

масштабирующую функцию (x) вейвлета Добеши db2 и

весовые вейвлет-коэффициенты фильтров декомпозиции и реконструкции сигнала (рис. 6.25). Коэффициенты фильтра

даются с учетом нормировки множителя 12 .

load db2; w = db2; iter = 10; wav = 'db2'; wn=sqrt(2)*w;

[phi,psi,xval] = wavefun(wav,iter); subplot(321); plot(xval,psi); title('Wavelet');

subplot(322); stem(wn); title('Original scaling filter'); [Lo_D, Hi_D, Lo_R, Hi_R] = orthfilt(wn);

subplot(323); stem(Lo_D); title('Decomposition low-pass filter'); subplot(324); stem(Hi_D); title('Decomposition high-pass filter'); subplot(325); stem(Lo_R); title('Reconstruction low-pass filter'); subplot(326); stem(Hi_R); title('Reconstruction high-pass filter');

330