【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于滤波器，尤其涉及一种可灵活配置的升降采样滤波装置及其敏捷生成方法。
技术介绍
1、升采样(插值)和降采样(抽取)滤波模块是通信系统dfe(digital front end，数字前端)部分常用的电路模块；不同的通讯协议和系统方案对电路的主频时钟、数据采样率、升降采样倍率、滤波器系数、电路复用乘法器个数等参数的要求也不一致，导致升采样和降采样滤波模块的结构也存在差异；针对这些差异往往需要重新设计电路结构，验证电路正确性和性能，费时费力，通用性差，难以实现快速迭代。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可灵活配置的升降采样滤波装置及其敏捷生成方法。
2、为了解决上述技术问题，第一方面，公开了一种可灵活配置的升降采样滤波装置，包括控制电路、控制状态机和滤波电路，所述控制电路，用于生成控制滤波电路输入数据选择的控制寄存器；所述控制状态机，用于控制升采样滤波模式或降采样滤波模式下的滤波电路运行状态；所述滤波电路，用于对输入数据信号进行升采样滤波或降采样滤波。
3、进一步地，所述滤波电路包括数据延迟单元、预处理单元、乘法单元、求和单元和累加单元，
4、所述数据延迟单元，使用n个延迟寄存器对输入数据信号进行延迟存储，通过控制寄存器选择数据输出；n表示滤波系数个数，n≥2；
5、所述预处理单元，包括m个加法器，用于对数据延迟单元输出的数据进行预求和处理，m≥1；由于大部分fir滤波器
6、所述乘法单元，包括m个乘法器，用于对预处理单元输出的结果和选择后的滤波系数相乘；
7、所述求和单元，包括一个加法器，用于对m个乘法器运算结果求和；
8、所述累加单元，包括一个加法器和一个寄存器，用于对每次求和单元的运算结果进行累加。
9、进一步地，所述控制状态机包括四种状态：数据等待状态s_wait、滤波电路计算状态s_cal、tx输出状态s_txvo和rx输出状态s_rxvo。
10、进一步地，所述控制状态机控制升采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_wait状态；当待升采样滤波的数据到来时，控制状态机进入s_cal状态进行升采样数据滤波计算；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_txvo状态输出升采样滤波结果；结果输出完毕后若零插值数据滤波计算全部完成，则返回s_wait状态等待下个待升采样滤波的数据到来，否则返回s_cal状态进行零插值数据滤波计算。
11、进一步地，所述控制状态机控制降采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_wait状态；当待降采样滤波的数据到来时，需判断是否进行降采样数据滤波计算：是则控制状态机进入s_cal状态进行数据滤波计算，否则控制状态机保持在s_wait状态等待下个待降采样滤波的数据到来；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_rxvo状态输出降采样滤波结果；结果输出完毕后返回s_wait状态等待下个待降采样滤波的数据到来。
12、进一步地，所述控制电路用于根据可配置参数产生控制滤波电路运算数据的控制寄存器，所述可配置参数包括滤波系数个数n、乘法器个数m，以及升采样或降采样倍率k；所述控制寄存器包括cycle_cnt寄存器和sctrl_cnt寄存器，所述cycle_cnt寄存器用于选择参与滤波计算的数据和滤波系数以及判断滤波计算是否完成，所述sctrl_cnt寄存器用于判断升采样滤波模式下零插值数据滤波计算是否全部完成或判断降采样滤波模式下当待降采样滤波的数据到来时是否进行降采样数据滤波计算。
13、第二方面，公开了一种可灵活配置的升降采样滤波装置的敏捷生成方法，应用于上述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，根据配置的滤波系数个数n、乘法器个数m，以及升采样或降采样倍率k等参数，生成适用于该配置的运算数据映射关系和滤波运算流程。使用该方法可根据实际情况配置参数，如：由于乘法器占用面积较大，当面积资源紧张时，可以减少乘法器的使用个数，但会增加运算时长。
14、进一步地，所述滤波运算流程包括：当降采样滤波时，控制寄存器cycle_cnt初始值为0；
15、每个运算周期结束后cycle_cnt加1，直到完成全部滤波运算(cycle_cnt＝cycle_max)，其中cycle_max表示cycle_cnt上限值，cycle_max＝k*ceil(n/(m*k))，n表示有效滤波系数个数，n＝ceil(n/2)，ceil表示向上取整。
16、升采样滤波时，采用零插值方法，升采样倍率越高(即插入的零值个数越多)，实际的运算效率越低，通过优化计算周期和数据的映射关系能够优化计算效率。
17、进一步地，所述滤波运算流程还包括：当升采样滤波时，控制寄存器cycle_cnt由辅助控制寄存器cycle_a或cycle_b赋值，cycle_a初始值为0，cycle_b初始值为cycle_b_init；
18、当cycle_a＝cycle_b时，进行单周期运算，运算时将cycle_a赋值给cycle_cnt，运算周期结束后cycle_a加1、cycle_b减1，cycle_b运算后若为负数，则加上cycle_max；
19、当cycle_a≠cycle_b时，进行双周期运算，第一个运算周期将cycle_a赋值给cycle_cnt，第二个运算周期将cycle_b赋值给cycle_cnt；双周期运算结束后，cycle_a加1、cycle_b减1，cycle_b运算后若为负数，则加上cycle_max；
20、直到完成全部滤波运算(cycle_a＝cycle_max)；
21、其中，cycle_b_init＝((n-1)％k)*2-k
22、if(n％2＝＝0){cycle_b_init＝cycle_b_init+1}
23、if(cycle_b_init<0){cycle_b_init＝cycle_b_init+k}
24、％表示求余。
25、进一步地，记数据延迟单元通过n个延迟寄存器对输入数据信号进行延迟存储后的数据为din_dly，选择后的数据输出为add_ina和add_inb，滤波系数为coef，选择后的滤波系数为coef_sel，所述控制电路控制add_ina、add_inb与din_dly之间的数据选择逻辑以及coef_sel与coef之间的数据选择逻辑，在滤波运算过程中add_ina与din_dly、add_inb与din_dly以及coef_sel与coef的映射关系由控制寄存器cycle_cnt的值决定：
26、对于add(j)_ina、add(j)_inb以及coef_sel(j)，其中0≤j本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，包括控制电路、控制状态机和滤波电路，所述控制电路，用于生成控制滤波电路输入数据选择的控制寄存器；所述控制状态机，用于控制升采样滤波模式或降采样滤波模式下的滤波电路运行状态；所述滤波电路，用于对输入数据信号进行升采样滤波或降采样滤波。
2.根据权利要求1所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述滤波电路包括数据延迟单元、预处理单元、乘法单元、求和单元和累加单元，
3.根据权利要求1所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机包括四种状态：数据等待状态s_WAIT、滤波电路计算状态s_CAL、TX输出状态s_TXVO和RX输出状态s_RXVO。
4.根据权利要求3所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机控制升采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_WAIT状态；当待升采样滤波的数据到来时，控制状态机进入s_CAL状态进行升采样数据滤波计算；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_TXVO状态输出升采样滤波结果；结果
5.根据权利要求3所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机控制降采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_WAIT状态；当待降采样滤波的数据到来时，需判断是否进行降采样数据滤波计算：是则控制状态机进入s_CAL状态进行数据滤波计算，否则控制状态机保持在s_WAIT状态等待下个待降采样滤波的数据到来；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_RXVO状态输出降采样滤波结果；结果输出完毕后返回s_WAIT状态等待下个待降采样滤波的数据到来。
6.根据权利要求4或5所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制电路用于根据可配置参数产生控制滤波电路运算数据的控制寄存器，所述可配置参数包括滤波系数个数n、乘法器个数m，以及升采样或降采样倍率k；所述控制寄存器包括cycle_cnt寄存器和sctrl_cnt寄存器，所述cycle_cnt寄存器用于选择参与滤波计算的数据和滤波系数以及判断滤波计算是否完成，所述sctrl_cnt寄存器用于判断升采样滤波模式下零插值数据滤波计算是否全部完成或判断降采样滤波模式下当待降采样滤波的数据到来时是否进行降采样数据滤波计算。
7.一种可灵活配置的升降采样滤波装置的敏捷生成方法，应用于权利要求1-6任一项所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，根据配置的滤波系数个数n、乘法器个数m，以及升采样或降采样倍率k，生成适用于该配置的运算数据映射关系和滤波运算流程。
8.根据权利要求7所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置的敏捷生成方法，其特征在于，所述滤波运算流程包括：当降采样滤波时，控制寄存器cycle_cnt初始值为0；
9.根据权利要求8所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置的敏捷生成方法，其特征在于，滤波运算流程还包括：当升采样滤波时，控制寄存器cycle_cnt由辅助控制寄存器cycle_a或cycle_b赋值，cycle_a初始值为0，cycle_b初始值为cycle_b_init；
10.根据权利要求9所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置的敏捷生成方法，其特征在于，所述运算数据映射关系包括：记数据延迟单元通过n个延迟寄存器对输入数据信号进行延迟存储后的数据为din_dly，选择后的数据输出为add_ina和add_inb，滤波系数为coef，选择后的滤波系数为coef_sel，所述控制电路控制add_ina、add_inb与din_dly之间的数据选择逻辑以及coef_sel与coef之间的数据选择逻辑，在滤波运算过程中add_ina与din_dly、add_inb与din_dly以及coef_sel与coef的映射关系由控制寄存器cycle_cnt的值决定：
...【技术特征摘要】
1.一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，包括控制电路、控制状态机和滤波电路，所述控制电路，用于生成控制滤波电路输入数据选择的控制寄存器；所述控制状态机，用于控制升采样滤波模式或降采样滤波模式下的滤波电路运行状态；所述滤波电路，用于对输入数据信号进行升采样滤波或降采样滤波。
2.根据权利要求1所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述滤波电路包括数据延迟单元、预处理单元、乘法单元、求和单元和累加单元，
3.根据权利要求1所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机包括四种状态：数据等待状态s_wait、滤波电路计算状态s_cal、tx输出状态s_txvo和rx输出状态s_rxvo。
4.根据权利要求3所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机控制升采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_wait状态；当待升采样滤波的数据到来时，控制状态机进入s_cal状态进行升采样数据滤波计算；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_txvo状态输出升采样滤波结果；结果输出完毕后若零插值数据滤波计算全部完成，则返回s_wait状态等待下个待升采样滤波的数据到来，否则返回s_cal状态进行零插值数据滤波计算。
5.根据权利要求3所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制状态机控制降采样滤波模式下的滤波电路运行状态包括：首先控制状态机位于默认的s_wait状态；当待降采样滤波的数据到来时，需判断是否进行降采样数据滤波计算：是则控制状态机进入s_cal状态进行数据滤波计算，否则控制状态机保持在s_wait状态等待下个待降采样滤波的数据到来；数据滤波计算完成后，控制状态机进入s_rxvo状态输出降采样滤波结果；结果输出完毕后返回s_wait状态等待下个待降采样滤波的数据到来。
6.根据权利要求4或5所述的一种可灵活配置的升降采样滤波装置，其特征在于，所述控制电路用于根据可配置参数产生...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宇聪，周帅，顾港伟，
申请(专利权)人：杭州万高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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