杨 旭，徐巧玉，王军委，周新稳

(1.河南科技大学 机电工程学院，河南 洛阳 471003；2.洛阳银杏科技有限公司，河南 洛阳 471003)

0 引言

在电压信号采集过程中，由于电路设计、工作环境等原因，采集到的信号中通常包含着与信号无关的高频噪声。在多种数字滤波器中，有限长单位冲激响应(finite impulse response，FIR)数字滤波由于性能稳定和线性相位的特点，能够很好地应用于高频噪声的滤除[1-7]。目前，FIR滤波器的设计通常依赖MATLAB软件，首先由MATLAB软件根据滤波参数生成滤波器系数，然后在嵌入式系统中实现滤波运算[8-14]。该方式能够在设计滤波器的同时，对滤波器的性能进行很好地分析和仿真，但对MATLAB软件有着很强的依赖性，一旦采集的信号或者滤波要求发生改变时，需要重新生成滤波器系数，因此降低了现场应用的灵活性。现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)具有并行执行、运算速度快的特点，越来越多的FIR滤波器通过FPGA实现[15-20]。FPGA能够在不影响其他模块的情况下对数据进行滤波，大幅提高了滤波效率，但是存在滤波器阶数固定、参数不易更新、灵活性较差的问题。

针对以上问题，本文提出了一种基于FIR滤波参数可调的电压信号采集模块设计方案。该方案采用高级精简指令集微处理器(advanced RISC machine,ARM)+FPGA的硬件架构，由ARM完成消息处理、采样配置、滤波器系数生成、数据管理等工作，FPGA完成模数(analog-digital,A/D)转换控制、FIR数字滤波、数据缓存等工作。为提高FIR低通数字滤波器使用的灵活性和方便性，由ARM根据采样频率、截止频率等滤波参数计算生成滤波器系数并发送给FPGA。……