基于FPGA过采样技术及实现

　　(5) 实现该模块消耗的FPGA资源为：7275个LE(88%)，65544个memory bits(40%)，24个9位乘法器(67%)，27个I/O口(20%)1个PLL(50%)。

　　实验结果和分析

　　为考察模块设计的正确性，对其进行了测试。主要分为两个部分。第一部分为低通滤波器的测试。首先以N=1024 为例，验证实际滤波器的幅度特性是否与设计的一致，然后验证可变参数低通滤波器设计的正确性。第二部分则以心电信号为例，验证模块分辨率与过采样率的关系。

　　图6为N=1024时，MATLAB设计的滤波器幅度特性和实测的滤波器幅度特性的比对。测试方法为：ADC的采样率为800kHz，下抽取率为1024，最终采样率为 ;给系统加入3V不同频率的正弦波，频率范围为5Hz-360Hz;获得的数据传到PC上，用MATLAB计算各组数据的FFT获得幅度值;假设5Hz的正弦波经过系统后幅度不发生衰减，以此为基准计算各频率点的衰减情况。由图6可知，实测的幅度特性与设计的基本一致。不足之处是，受采样率的限制，被测信号频率不能大于采样率的一半，我们只能得到部分采样点的衰减情况。

　　图7是可变参数滤波器在不同下抽取率时的幅度特性。为验证改变参数时滤波器是否正常工作，给系统输入信号为2V、20Hz正弦波和0.95V、90Hz正弦波的加性信号，ADC分别以采样率12.5kHz、50kHz、200kHz、800kHz对加性信号采样，下抽取率依次为64、256、1024、4096，则四组数据的最终采样率均为195Hz。以20Hz正弦波为基准，验证90Hz正弦波的衰减情况。图7中每条曲线上的黑点对应的是90Hz的衰减特性，分别为：15.345dB、15.504 dB、15.54 dB、14.958 dB。图8是信号经过系统后的频谱分析。由图8可知，90Hz的正弦波明显得到了抑制，其衰减分别为：16.896 dB、14.408 dB、17.345 dB、14.804 dB，实测的数据与设计的基本一致，说明各参数下的滤波器能正常工作。另外，图8中三个小的尖峰，分别为50Hz干扰和20Hz的谐波。

　　图9是系统测得的实验室某同学的心电波形。由图9可知，随着下抽取率的增大，心电信号的细节越来越清楚，即分辨率越来越高。因此，随者下抽取率的增大，系统的分辨率是增加的。