一种可重构低功耗数字fir滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种可重构低功耗数字FIR滤波器。
【背景技术】
[0002] 数字FIR(FiniteImpulseResponse)滤波器在信号处理领域中，是一种非常通用 的数字集成电路模块。它具有线性相频特性，而且单位冲击响应有限，没有输入到输出的反 馈，是稳定的系统。因此，在音频、视频、通讯、自动控制等领域，数字滤波器被广泛地用于对 各种类信号进行特定的处理，通过改变信号的频率特性，起到获取有用信号、滤除噪声、稳 定环路等作用。
[0003] 最简单的FIR滤波器如图1所示，由乘法和加法运算单元构成，实现如下的运算：
[0004] Y[n] = C〇XX[n]+C1XX[n-l]+......+Cn_2XX[2]+C n_1XX[l]+CnXX[0]
[0005] 式中：CQ、Q、C2……(^、C n是能够决定滤波器特性的系数，其中n被称为滤波器 的阶数。一旦滤波器的性能指标确定，那么它的系数值和阶数就可以通过Matlab工具确 定。通过设定不同的系数，滤波器可以对信号进行低通、高通、带通、带阻等等不同的处理。 X[0]、X[1]、X[2]、…….X[n-l]、X[n]是从外部输入的需要处理的数据，组成待处理的数据 序列。
[0006] 数字滤波器工作频率f是衡量电路运算速度的标准。图1中的结构，每隔一个周 期T=1/f，原本存放在每一级中的数据序列X[0]、X[1]、X[2]、…….x[n-l]、x[n]就会集 体向后传播一级，最后一级的X[0]被原来的X[l]覆盖，而X[n]从外部接收一个新的数据， 这就构成新的数据序列，Y[n]也会被赋予一个新数值。从新的X[n]输入到计算得出新的 Y[n]输出，这个时间不得长于一个周期，即在下个周期的上升沿到来之前，本次运算必须结 束。
[0007] 对于普通的FIR滤波器而言，系数和阶数都是设计之前给定的，芯片设计一旦完 成，性能指标就无法改变。而在某些应用场景下，要求FIR的特性可以人为改变，这时固定 系数和阶数的FIR就体现出了不够灵活的缺点。譬如：在有线通信和无线通信领域，随着各 类通信标准的多样化，传统性能单一的滤波器已经逐渐无法满足这种多样化带来的应用需 求。
[0008] 此外，数字电路的功耗也逐渐成为人们关注的重点。数字电路的功耗由静态功耗 和动态功耗两部分组成。我们可以通过降低FIR的动态功耗来降低电路的整体功耗，动态 功耗公式如下：
[0009]
【主权项】
1. 一种可重构低功耗数字FIR滤波器，包括串入并出模块、模式控制模块、系数存储模 块、乘法单元动态开关模块、乘加运算模块和并入串出模块；所述串入并出模块的输入端接 外部数据输入端，其输出端接模式控制模块的数据输入端；所述模式控制模块的控制信号 输入端接外部控制信号，其数据输出端接乘加运算模块的数据输入端和乘法单元动态开关 模块的输入端，其系数输出端接系数存储模块的输入端；所述乘法单元动态开关模块的输 出端接乘加运算模块；所述乘加运算模块的系数输入端接系数存储模块的输出端；所述乘 加运算模块的输出端接并入串出模块的输入端；所述并入串出模块的输出端为滤波器的数 据输出端；其中， 所述串入并出模块用于将外部数据输入端输入的单个数据转换为固定字长的数据，然 后输入到模式控制模块； 所述模式控制模块接收串入并出模块输入的固定字长的数据，并在外部控制信号的控 制下将滤波器置为配置模式或运算模式； 所述系数存储模块用于接收模式控制模块输入的系数数据，存储滤波器每一阶的系 数，其系数输出端接乘加运算模块； 所述乘法单元动态开关模块用于对每一阶的乘法运算单元进行判断，根据判断结果保 留或者取消乘法运算；所述判断方法为将模式控制模块输入的数据与预设的阔值进行比 较，若大于阔值则保留乘法运算，若小于阔值则取消乘法运算； 所述乘加运算模块用于完成滤波器要求的乘、加运算，并将运算结果输入到并入串出 模块； 所述并入串出模块用于将乘加运算模块输入的固定位宽的运算结果串行输出。
【专利摘要】本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种可重构低功耗数字FIR滤波器。本发明的FIR滤波器，包括串入并出模块、模式控制模块、系数存储模块、乘法单元动态开关模块、乘加运算模块和并入串出模块；主要通过所述模式控制模块接收串入并出模块输入的固定字长的数据，并在外部控制信号的控制下将滤波器置为配置模式或运算模式，配置模式用于对滤波器系数进行设定，然后通过所述乘法单元动态开关模块对每一阶的乘法运算单元进行判断，根据判断结果可取消乘法运算。本发明的有益效果为，可以根据需要配置系数，使滤波器能适用于不同的应用场景；通过动态地关闭一些对结果影响较小的乘法运算，能有效减小滤波器的动态功耗。本发明尤其适用于FIR滤波器。
【IPC分类】H03H17-02
【公开号】CN104539263
【申请号】CN201410819918
【发明人】贺雅娟, 贺彦铭, 李金朋, 万立, 甄少伟, 罗萍, 张波
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月25日