FBGA platformu kullanılarak dijital filtre tasarımının gerçekleştirilmesi

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: FPGA, VHDL, Dijital Filtre, FIR, IIR, Sabit nokta, Pencere, Doğrusal Faz, Rectangular, D2-SB. Filtrelemedeki amaç sinyalde istenmeyen gürültüleri yok etmektir. Şu anda kullandığımız elektronik cihazların hemen hemen hepsinde yer alan dijital filtre devreleri sistemin ihtiyacına göre tasarlanırlar. Filtre tasarımı yapılmadan önce gerekli parametreler göz önüne alınarak hangi filtre yapısının ihtiyaçlarımızı karşılayabileceği değerlendirilir. Dijital filtrelerde genel olarak kullanılan iki yapı FIR ve IIR filtrelerin bir birine göre bir çok avantaj ve dezavantajları vardır. FIR filtreler daha çok doğrusal faz istenilen uygulamalarda örneğin ses ve görüntü sitemlerinde kullanılırlarken IIR filtreler ise hızlı işlem gerektiren uygulamalarda kullanılırlar. Filtrelemede giriş dizisiyle sabit katsayılar çarpılarak vuru cevabı oluşturulur. Bu işlemde saylann ifade edilmesinde çeşitli aritmetiksel ifade kullanılır. Alan Programlanabilir Kapı Dizileri veya FPGAler tasarımcılara performans ve esneklikte yeni imkanlar sağladılar. Kullanıcı programlanabilirliğinin yüksek entegrasyon ile kullanıcılara çabuk geliştirilebilir dizayn alternatifleri sunarlar. FPGAler, dijital sinyal işleme ve genel amaçlı hesaplamalarda başarılı bir şekilde kullanılmakta ve FPGAler ulaştıkları saat hızından dolayı DSP çipsetlerinin yerlerini almaktadırlar. Bu çalışmada programlanabilir alçak geçiren bir FIR filtrenin FPGA yapılan ile gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Tasarım için bazı kriterler göz önüne alınmış ve pencere dikdörtgen fonksiyonu kullanılarak filtreleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Sistemde sayısal gösterimler sabit nokta aritmetiği kullanılarak ifade edilmiş ve tasarımda donanım tanımlama dili olan VHDL programlama dili kullanılarak FPGA tümleşik devresine entegre edilmiştir. Çalışmanın geliştirilmesi ve gözlenmesi için üzerinde Xilinx Spartan-II FPGA bulunan Digilent D2-SB deney seti kullanılmıştır. Giriş dizisi olarak DI04 I/O üzerinde bulunan anahtarlar kullanılarak elde edilen değerler ledlerde gözlenmiştir. XI

REALIZATION OF THE DIGITAL FILTER DESIGN BY USING FPGA PLATFORM SUMMARY Keywords; FPGA, VHDL, Digital Filter, FIR, IIR, Fixed-Point, Window, Linear Phase, Rectangular, The main aim filtering is to get rid of the unwanted noise in the signal. All digital filter devices, which used in the every electronic systems, is designed according to the system needs. Before designing the filter, what type of filter can meet our needs is assessed by taking the necessary parameters into consideration. There are mainly two types of filters which are implemented in the digital filters;these are FIR and IIR, and these filters have advantages and disadvantages over another. FIR filters are used in the applications which requred the linear phase, for example while the FIR filters are used in sound and image systems, IIR filters are used in the applications which required quick operation. Constant coefficients are multiplied with input array to obtain impulse response.Various aritmatic expression are used in expressing the number in this application. Field Programmable Gate Arrays or FPGAs make the designer possibilities from the performance and flexibility point of wiew. High integration in user programming persent the user design alternatives which can developed quickly. FPGA' s are used in digital signal processing and calculations with common target successfully, so FPGAs took DSP chipset's place because of clock time. In our works the programmable lowpass FIR filter is aimed to implement with FPGA. Some criters are considered for design and filter operation has been implemented by using windows rectangular function. Numbers have been expressed being used fixed point aritmatic and VHDL, hardware description language, entegres into FPGA' s chipset. Digilent D2-SB experiment set is used on Xilinx Spartan-II FPGA to describe and improve our works. Keys on DI04 I/O as input array are used. At the end appeared results have been observed with leds. XII