Icedevil777

КИХ Фильтр на ПЛИС

6 posts in this topic

Icedevil777    1

Здравствуйте, У меня есть плата HELPER LMD-System c АЦП, ЦАП(в виде шим фильтра), cyclon 3.

Я новичок в этом деле делаю первый серьезный проект. Цель проекта научиться рассчитывать и создавать цифровые фильтры, а так же работать с ними.
Мой проект состоит из: Генератора синусоиды, с регулятором частоты(от 200Гц до 5кГц), состоит из счетчиков, которые подают меняющийся по кругу  двоичный код на ШИМ, а он создает аналоговый сигнал - синусоиду в положительной области. Далее Аналоговый сигнал поступает на вход АЦП-12 бит, снова преобразуется в двоичный код, затем поступает на ЦАП (2й канал ШИМ фильтра). Моя задача поставить фильтр между АЦП и ЦАП, который будет, например пропускать частоты ниже 1кГц, а все что выше задавливать.

Суть проблемы: когда я рассчитываю ких фильтр, в матлабе, фиркомпиллере, либо на сайтах онлайн, мне выдают коэффициенты типа:
-41
-120
-125
-22
105
68
-116
-175
130
637
890
637
130
-175
-116
68
105
-22
-125
-120
-41

Они отрицательные! У меня АЦП выдает только прямой код, ЦАП, так же понимает только положительный код! У меня одна идея в голове прибавить к этой последовательности цифр 175, чтобы самое маленькое отрицательное превратить в 0! Когда я это сделал мой фильтр начал задавливать в 0 вообще все частоты, почему? может мой подход не верный? если у кого-нибудь есть готовый, рабочий фильтр 12 бит на VHDL, поделитесь, для изучения.
 Вот код моего фильтра, c другими коэффицентами на них ненужно смотреть:

library Ieee;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_Arith.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity Mfil is
Port ( clk: in std_logic;
adc: in std_logic_vector(11 downto 0);
f_out: out std_logic_vector(11 downto 0));
end Mfil;
architecture Behavioral of Mfil is
signal r0, r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11, r12, r13, r14, r15, r16, r17, r18, r19, r20, r21, r22, r23, r24, r25, r26, r27, r28, r29, r30, r31, r32, r33: std_logic_vector(11 downto 0);
signal k0, k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7, k8, k9, k10, k11, k12, k13, k14, k15, k16, k17, k18, k19, k20, k21, k22, k23, k24, k25, k26, k27, k28, k29, k30, k31, k32, k33, k34: std_logic_vector(11 downto 0);
signal p0, p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8, p9, p10, p11, p12, p13, p14, p15, p16, p17, p18, p19, p20, p21, p22, p23, p24, p25, p26, p27, p28, p29, p30, p31, p32, p33, p34: std_logic_vector(26 downto 0);
signal pl0, pl1, pl2, pl3, pl4, pl5, pl6, pl7, pl8, pl9, pl10, pl11, pl12, pl13, pl14, pl15, pl16, pl17, pl18, pl19, pl20, pl21, pl22, pl23, pl24, pl25, pl26, pl27, pl28, pl29, pl30, pl31, pl32, pl33, pl34: std_logic_vector(23 downto 0);
signal sum: std_logic_vector(26 downto 0);
begin
k0    <=    conv_std_logic_vector(45,12);
k1    <=    conv_std_logic_vector(29,12);
k2    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k3    <=    conv_std_logic_vector(-34,12);
k4    <=    conv_std_logic_vector(-59,12);
k5    <=    conv_std_logic_vector(-64,12);
k6    <=    conv_std_logic_vector(-43,12);
k7    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k8    <=    conv_std_logic_vector(53,12);
k9    <=    conv_std_logic_vector(96,12);
k10    <=    conv_std_logic_vector(110,12);
k11    <=    conv_std_logic_vector(79,12);
k12    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k13    <=    conv_std_logic_vector(-119,12);
k14    <=    conv_std_logic_vector(-258,12);
k15    <=    conv_std_logic_vector(-387,12);
k16    <=    conv_std_logic_vector(-478,12);
k17    <=    conv_std_logic_vector(2047,12);
k18    <=    conv_std_logic_vector(-478,12);
k19    <=    conv_std_logic_vector(-387,12);
k20    <=    conv_std_logic_vector(-258,12);
k21    <=    conv_std_logic_vector(-119,12);
k22    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k23    <=    conv_std_logic_vector(79,12);
k24    <=    conv_std_logic_vector(110,12);
k25    <=    conv_std_logic_vector(96,12);
k26    <=    conv_std_logic_vector(53,12);
k27    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k28    <=    conv_std_logic_vector(-43,12);
k29    <=    conv_std_logic_vector(-64,12);
k30    <=    conv_std_logic_vector(-59,12);
k31    <=    conv_std_logic_vector(-34,12);
k32    <=    conv_std_logic_vector(0,12);
k33    <=    conv_std_logic_vector(29,12);
k34    <=    conv_std_logic_vector(45,12);


process (clk)
begin
if clk'event and clk = '1' then
r0 <= adc;
r1    <=    r0    ;
r2    <=    r1    ;
r3    <=    r2    ;
r4    <=    r3    ;
r5    <=    r4    ;
r6    <=    r5    ;
r7    <=    r6    ;
r8    <=    r7    ;
r9    <=    r8    ;
r10    <=    r9    ;
r11    <=    r10    ;
r12    <=    r11    ;
r13    <=    r12    ;
r14    <=    r13    ;
r15    <=    r14    ;
r16    <=    r15    ;
r17    <=    r16    ;
r18    <=    r17    ;
r19    <=    r18    ;
r20    <=    r19    ;
r21    <=    r20    ;
r22    <=    r21    ;
r23    <=    r22    ;
r24    <=    r23    ;
r25    <=    r24    ;
r26    <=    r25    ;
r27    <=    r26    ;
r28    <=    r27    ;
r29    <=    r28    ;
r30    <=    r29    ;
r31    <=    r30    ;
r32    <=    r31    ;
r33    <=    r32    ;

sum(26 downto 0) <=  p0 + p1 + p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9 + p10 + p11 + p12 + p13 + p14 + p15 + p16 + p17 + p18 + p19 + p20 + p21 + p22 + p23 + p24 + p25 + p26 + p27 + p28 + p29 + p30 + p31 + p32 + p33 + p34 ;


end if;
end process;


p0    <=    "000" &    pl0    ;
p1    <=    "000" &    pl1    ;
p2    <=    "000" &    pl2    ;
p3    <=    "000" &    pl3    ;
p4    <=    "000" &    pl4    ;
p5    <=    "000" &    pl5    ;
p6    <=    "000" &    pl6    ;
p7    <=    "000" &    pl7    ;
p8    <=    "000" &    pl8    ;
p9    <=    "000" &    pl9    ;
p10    <=    "000" &    pl10    ;
p11    <=    "000" &    pl11    ;
p12    <=    "000" &    pl12    ;
p13    <=    "000" &    pl13    ;
p14    <=    "000" &    pl14    ;
p15    <=    "000" &    pl15    ;
p16    <=    "000" &    pl16    ;
p17    <=    "000" &    pl17    ;
p18    <=    "000" &    pl18    ;
p19    <=    "000" &    pl19    ;
p20    <=    "000" &    pl20    ;
p21    <=    "000" &    pl21    ;
p22    <=    "000" &    pl22    ;
p23    <=    "000" &    pl23    ;
p24    <=    "000" &    pl24    ;
p25    <=    "000" &    pl25    ;
p26    <=    "000" &    pl26    ;
p27    <=    "000" &    pl27    ;
p28    <=    "000" &    pl28    ;
p29    <=    "000" &    pl29    ;
p30    <=    "000" &    pl30    ;
p31    <=    "000" &    pl31    ;
p32    <=    "000" &    pl32    ;
p33    <=    "000" &    pl33    ;
p34    <=    "000" &    pl34    ;

pl1    <=    r0    * k1    ;
pl2    <=    r1    * k2    ;
pl3    <=    r2    * k3    ;
pl4    <=    r3    * k4    ;
pl5    <=    r4    * k5    ;
pl6    <=    r5    * k6    ;
pl7    <=    r6    * k7    ;
pl8    <=    r7    * k8    ;
pl9    <=    r8    * k9    ;
pl10    <=    r9    * k10    ;
pl11    <=    r10    * k11    ;
pl12    <=    r11    * k12    ;
pl13    <=    r12    * k13    ;
pl14    <=    r13    * k14    ;
pl15    <=    r14    * k15    ;
pl16    <=    r15    * k16    ;
pl17    <=    r16    * k17    ;
pl18    <=    r17    * k18    ;
pl19    <=    r18    * k19    ;
pl20    <=    r19    * k20    ;
pl21    <=    r20    * k21    ;
pl22    <=    r21    * k22    ;
pl23    <=    r22    * k23    ;
pl24    <=    r23    * k24    ;
pl25    <=    r24    * k25    ;
pl26    <=    r25    * k26    ;
pl27    <=    r26    * k27    ;
pl28    <=    r27    * k28    ;
pl29    <=    r28    * k29    ;
pl30    <=    r29    * k30    ;
pl31    <=    r30    * k31    ;
pl32    <=    r31    * k32    ;
pl33    <=    r32    * k33    ;
pl34    <=    r33    * k34    ;


f_out(11 downto 0) <= sum (26 downto 15) + "000111011110" ;
end architecture;
[/HTML]

 

Может у меня сам фильтр не правильно сделан? или разрядность sum после сложения нужно увеличить?

Share this post


Link to post
Share on other sites
TDA    14
12 минуты назад, Icedevil777 сказал:

У меня одна идея в голове прибавить к этой последовательности цифр 175, чтобы самое маленькое отрицательное превратить в 0!

Не надо так делать:) фильтр станет совсем другим. Значения АЦП допустим беззнаковые приходят и ползут по линии задержки, но операции умножения на коэффициенты уже знаковые, разрядность результата = Разрядность АЦП + разрядность коэффициентов + знак. Суммирование то же должно быть знаковое. Лучше привести все арифметике с целыми байтами 2 байта значения АЦП, 4 байта результат умножения, 4 байта результат суммирования и далее урезаем лишнее для выхода на ЦАП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Icedevil777    1
Только что, TDA сказал:

Не надо так делать:) фильтр станет совсем другим. Значения АЦП допустим беззнаковые приходят и ползут по линии задержки, но операции умножения на коэффициенты уже знаковые, разрядность результата = Разрядность АЦП + разрядность коэффициентов + знак. Суммирование то же должно быть знаковое. Лучше привести все арифметике с целыми байтами 2 байта значения АЦП, 4 байта результат умножения, 4 байта результат суммирования и далее урезаем лишнее для выхода на ЦАП.

А ЦАП только прямой код понимает, как я фильтрованный сигнал превращу в аналоговый вид? Вот как выглядит ЦАП ШИМ фильтр + прога в ПЛИС.

image.png.0714d5608f431e94511c60de7467e666.png

 

Если на шим приходит все 11111 до это Umax, если 0 то Umin.  Если только научить этот шим понимать отрицательные числа...... но как?

 

library ieee; 
use ieee.std_logic_1164.all; 
use ieee.numeric_std.all; 

entity shim is 
port 
( 
clk : in std_logic; 
r: in integer range 0 to 16383 ; 
q : out integer range 0 to 16383 

); 
end entity; 

architecture rtl of shim is 
begin 
process (clk) 
variable cnt : integer range 0 to 16383; 
begin 
if (rising_edge(clk)) then 
cnt := cnt + 1; 
end if; 
if (cnt < r) then q <= 1; 
else q <= 0; 
end if; 
end process; 
end rtl;

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Бюджетные Wi-Fi-/ Bluetooth-решения для IoT-применения

Обзор основной линейки поставок и новинок Espressif Systems – экономически выгодных SoC Wi-Fi-/ Bluetooth-чипов и модулей для IoT-применений: от простых портативных устройств до промышленных решений

Подробнее...

Vascom    660

Просто переведи числа с твоего АЦП из прямого кода в двоичный дополнительный. И затем результат фильтрации можешь обратно в прямой код перевести для вывода на ЦАП.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Icedevil777    1
49 минут назад, Vascom сказал:

Просто переведи числа с твоего АЦП из прямого кода в двоичный дополнительный. И затем результат фильтрации можешь обратно в прямой код перевести для вывода на ЦАП.

Отсюда вытекает два вопроса, каким способом лучше  и проще перевести и если такая запись имеет место быть: k17    <=    conv_std_logic_vector(2047,12); САПР понимает что это прямой код или дополнительный ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Управляемый свет интернета вещей: Philips и протокол DALI 2.0

Полностью программируемые драйверы Philips Xitanium поддерживают все варианты регулировки яркости света и силы тока. Надежность системы значительно повышается при интеллектуальном мониторинге температуры светодиодного источника света. Разнообразие моделей в семействе обеспечивает максимальную гибкость в настройке рабочих параметров.

Подробнее...

TDA    14
6 часов назад, Icedevil777 сказал:

А ЦАП только прямой код понимает, как я фильтрованный сигнал превращу в аналоговый вид? Вот как выглядит ЦАП ШИМ фильтр + прога в ПЛИС.

p0    <=    "000" &    pl0 ;  Что это за костыль?

f_out(11 downto 0) <= sum (26 downto 15) + "000111011110" ;  что это?

надо написать что-то типа:

pl0 <= (signed(r0)*signed(k0));
...
sum <= (signed(pl0)+signed(pl1) ... ;
fout <= unsigned(sum(26 downto 15)); 

И с разрядностью все равно разбираться надо. Подробнее читайте здесь 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now


  • Сообщения

    • А я по случаю надыбал говорящего робота со шнуровым пультом управления. У кого то слишком долго завалялся в гараже... Подключил питание- как ни странно, работает.
    • Опять за просмотр ящика взялся?
    • Входные разъемы я бы сменил. Заднюю стенку покрасил. Пятно на плате со стороны элементов хоть не критично,но глаз режет. Провода питательные свить получше
    • Есть все на нашем форуме плюс усилитель наш народный Ланзар    
    • А оно нужно? Штатная тойотовская. Даже DVD не все считывать будет
    • Все видели ролик где мужик говорит "... бросаю спецовку в тазик, туда ретону..." ?  Всё бы выглядело правдоподобно... НО! в его цепочке отсутствует главное звено- "наливаю воду" В других роликах тётки рассказывают про остирушки штор/гардин и других тяжёлых шмотках. Всё это мягко гоаоря преувеличение. Пьезо излучатель подобной мощности в состоянии "отстирать" лёгкие тряпки типа носки/трусы/платок но не джинсы/свитер/шторы. Через плотную ткань вибрация стоячих волн не проходит и грязь из пор не выбивает. Только внешняя обрабатываемая поверхность подвергается действию волн. Да и мощность ретоны не айс. Принцип тот же что и уз мойки двигателя. Ретона это её слабомощный аналог. А ткань в отличие от металла это отличный демпфер с большим коэффициентом сопротивления вязко-упругого трения. Не зря же в обычных стиральных машинах ударные волны создаются в инфра диапазоне. Для этого в барабане есть 3-4 ребра и обороты в рабочем режиме порядка 60об/мин. Бельё бъётся 2-3раза в секунду. Причём воизбежании сваливания белья в кучу направление вращения постоянно меняется. Это в старых машинках всё завязывается в единый узел так... что носки хрен найдёшь. Несколько раз находил их в карманах брюк или штанине. Стирать "тяжёлые" тряпки свч диапазоном бесполезняк. А стирать пару носок/пелёнку/ трусы ретоной за 3296р, имея нормальную стиралку, имхо экономически не выгодно. За эти бабки она должна отстирать, прополоскать и отжать минимум 1кг белья. 499рублёвый вариант это просто уз зуммер.
    • При отсутствии опыта-прибров знаний НЕТ