m基于FPGA的多通道FIR滤波器verilog实现,包含testbench测试文件

1.算法仿真效果

VIVADO2019.2仿真结果如下：

系统RTL结构如下：

2.算法涉及理论知识概要

       多通道FIR（Finite Impulse Response）滤波器是一种在数字信号处理中广泛应用的线性时不变滤波技术，尤其适用于多通道音频、视频、图像等多维数据的处理。

       单通道FIR滤波器可由其单位脉冲响应（Impulse Response, IR）]h[n] 定义，其长度为L。对于给定的输入序列x[n]，其输出y[n] 可由卷积公式给出：

       多通道FIR滤波器则扩展了这一概念至多维度，处理多个并行的输入通道。每个通道都有独立的FIR滤波器，且各通道间可能存在不同的滤波特性或相互关联的处理机制。

      多通道FIR滤波器常见的结构包括并行结构、级联结构和混合结构。

多通道FIR滤波器的设计通常基于以下方法：

窗函数法：选择合适的窗函数（如矩形窗、汉明窗、海明窗等）与所需频率响应（如低通、高通、带通、带阻等）相结合，生成各通道的滤波器系数。

频率采样法：在数字化的频率轴上直接指定滤波器的幅值响应，再通过逆离散傅里叶变换（IDFT）得到滤波器系数。

优化算法：利用梯度下降、粒子群优化、遗传算法等优化方法，根据特定的性能指标（如最小均方误差、最大信噪比等）迭代求解滤波器系数。

机器学习方法：结合深度学习或传统机器学习算法，基于大量训练数据学习并生成各通道滤波器系数，适用于自适应滤波或复杂非线性滤波任务。

3.Verilog核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2024/03/31 21:32:24
// Design Name: 
// Module Name: TEST_4CH
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
 
 
module TEST_4CH();
 
reg i_clk;
reg i_clk4x;
reg i_rst;
reg signed[1:0]i_din1;
reg signed[1:0]i_din2;
reg signed[1:0]i_din3;
reg signed[1:0]i_din4;
wire signed[15:0]o_dout1;
wire signed[15:0]o_dout2;
wire signed[15:0]o_dout3;
wire signed[15:0]o_dout4;
 
tops_4ch uut(
.i_clk   (i_clk),
.i_clk4x (i_clk4x),
.i_rst   (i_rst),
.i_din1  (i_din1),
.i_din2  (i_din2),
.i_din3  (i_din3),
.i_din4  (i_din4),
.o_dout1 (o_dout1),
.o_dout2 (o_dout2),
.o_dout3 (o_dout3),
.o_dout4 (o_dout4)
);
 
initial
begin
i_clk = 1'b1;
i_clk4x=1'b1;
i_rst=1'b1;
#1000
i_rst=1'b0;
end
always #20 i_clk=~i_clk;
always #5 i_clk4x=~i_clk4x;
 
reg[15:0]cnt;
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
     if(i_rst)
	  begin
	  cnt <= 16'd0;
	  end
else begin
	  cnt <= cnt + 16'd1;
     end
end
    
 
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
     if(i_rst)
	  begin
	  i_din1 <= 2'd0;
	  i_din2 <= 2'd0;
	  i_din3 <= 2'd0;
	  i_din4 <= 2'd0;
	  
	  end
else begin
	  i_din1 <= {cnt[3],1'b1};
	  i_din2 <= {cnt[4],1'b1};
	  i_din3 <= {cnt[5],1'b1};
	  i_din4 <= {cnt[6],1'b1};
     end
end
 
endmodule