基于 FPGA 的并行 FIR 滤波器设计与实现：从 MATLAB 仿真到 FPGA 实现
一、引言
随着数字信号处理技术的不断发展，滤波器设计在通信、图像处理、控制等领域扮演着越来越重要的
角色。在众多的滤波器设计中，有限脉冲响应（Finite Impulse Response，FIR）滤波器以其
线性相位响应、易于实现等特性，得到了广泛的应用。传统的 FIR 滤波器设计通常基于软件实现，但
在某些实时性要求较高的场合，如嵌入式系统、无线通信等，基于 FPGA（Field Programmable
Gate Array）的并行 FIR 滤波器设计则具有更明显的优势。本文将介绍基于 FPGA 的并行 FIR 滤
波器设计过程，包括 MATLAB 仿真、FPGA 实现以及 ModelSim 仿真验证。
二、MATLAB 仿真
MATLAB 作为一款强大的数值计算工具，为滤波器设计提供了丰富的工具箱和函数库。在 MATLAB 环
境下，我们可以快速完成滤波器的设计和仿真，验证滤波器的性能。
1. 滤波器设计
在 MATLAB 中，我们可以使用 FDATool（Filter Design & Analysis Tool）等工具箱，进行
FIR 滤波器的设计。根据实际需求，我们可以设置滤波器的阶数、截止频率等参数，然后生成滤波器
的系数。
2. 滤波器仿真
设计完滤波器后，我们需要对滤波器进行仿真。在 MATLAB 中，我们可以使用 Simulink 或者自己编
写代码，对滤波器进行仿真。通过仿真，我们可以观察滤波器的性能，验证设计的正确性。
三、FPGA 实现
MATLAB 仿真验证无误后，我们可以将滤波器设计移植到 FPGA 上。在 FPGA 上实现滤波器，需要考
虑到硬件资源的限制，如查找表（LUT）的数量、DSP（Digital Signal Processing）模块的
数量等。因此，我们需要对滤波器设计进行优化，以降低硬件资源的消耗。
1. 滤波器系数优化
在 FPGA 上实现 FIR 滤波器，我们通常采用查表法（LUT）或者卷积法。对于查表法，我们需要将滤
波器的系数存储到查找表中，然后通过查找表实现滤波。因此，滤波器的系数优化，主要就是优化查
找表的大小。对于卷积法，我们需要将滤波器的系数进行拆分，然后实现卷积。
2. 滤波器并行化
