基于FPGA的超声波信号处理研究

对于a(n)的高位组合，单位积P2可以建立同样的组合表。将P1和P2移位相加，即可得到滤波器的输出结果。在此例中采用的是2位二进制的权系数和输入样本，对于高精度的权系数和输入样本，只不过是增加更多的单位积P3，P4，…等等。
实际操作过程中，基于FPGA的FIR滤波器通过三步完成，第一步将输入信号x(n)进行移位延迟，形成n阶抽头，再将相互对称的抽头相加得到滤波器抽头；第二步在FPGA中构造ROM，按前一步产生的滤波器抽头进行查表运算；最后将所有位的查表运算结果移位相加得到滤波器输出y(n)。

3 试验结果分析
采用Altera公司的FPGA器件EPF10K30实现10阶的带通FIR滤波器进行试验。A／D采样频率为40 MHz，精度为12位，声波中心频率为5M-Hz。A／D采样得到的原始声波信号如图3所示。经过FIR滤波器处理后的声波信号如图4所示。

试验结果表明，采用FPGA实现的FIR滤波器有效地消弱了噪声干扰，在保证实时性的基础上，为后期处理提供了可靠的数据。

4 结论
针对超声波信号中的噪声采用基于FPGA的FIR滤波，提高了硬件电路的集成度，并取得了良好的消噪效果。在硬件实现过程中采用查表方法替代滤波过程中的乘法运算，节省了占用的片内资源，提高了处理速度。同时由于采用了并行硬件算法，其处理速度远高于CPU或DSP上的程序处理速度。