FIR_VHDL

Implementación de Filtros Digitales Tipo FIR
en FPGA
Jesús Antonio Álvarez Cedillo, Klauss Michael Lindig Bos, Gustavo Martínez Romero

Resumen—En este artículo se hace la descripción del diseño de
un filtro digital tipo FIR con ocho bits de ancho de datos. Este
sistema ha sido implementado en un FPGA (SPARTAN 3E de
XILINX) y posee un software que realiza el cálculo de los
coeficientes del filtroy la reconfiguración del hardware. Las
pruebas se realizaron usando el programa MATHLAB para
verificar su funcionamiento.
Palabras clave—Filtros digitales, tratamiento digital de señales,
FPGA, VHDL, FIR.

IMPLEMENTATION OF DIGITAL FILTERS
OF FIR TYPE IN FPGA
Abstract—This paper presents the description of development
of digital filter of FIR type with eight bits data transmission. This
systemwas implemented in FPGA (SPARTAN 3E by XILINX)
and includes the software for calculation of filter coefficients and
hardware reconfiguration. The experiments were conducted
using simulation in MATHLAB.

interno que por su dependencia del tipo de señal a filtrar, así
podríamos llamar filtro digital tanto a un filtro que realiza el
procesado de señales digitales como a otro que lo haga de
señalesanalógicas.
El filtrado digital consiste en la realización interna de un
procesado de datos de entrada. El valor de la muestra de la
entrada actual y algunas muestras anteriores (que previamente
habían sido almacenadas) son multiplicadas por unos
coeficientes definidos. También podría tomar valores de la
salida en instantes pasados y multiplicarlos por otros
coeficientes. Finalmente todos losresultados de todas estas
multiplicaciones son sumados, dando una salida para el instante
actual. Esto implica que internamente tanto la salida como la
entrada del filtro serán digitales, por lo que puede ser necesario
una conversión analógico-digital o digital-analógico para uso
de filtros digitales en señales analógicas. Un elemento de
prueba de estos circuitos típicamente es el ruido blanco
(Figura 1).Index Terms—Digital filter, digital signal processing, FPGA,
VHDL, FIR.

I. INTRODUCCIÓN

U

n filtro es un sistema que, dependiendo de algunos
parámetros, realiza un proceso de discriminación de una
señal de entrada obteniendo variaciones en su salida. Los
filtros digitales tienen como entrada una señal analógica o
digital y a su salida tienen otra señal analógica o digital,
pudiendo habercambiado en amplitud, frecuencia o fase
dependiendo de las características del filtro.
El filtrado digital es parte del procesado de señal digital. Se le
da la denominación de digital más por su funcionamiento

Manuscrito recibido el 13 de marzo del 2008. Manuscrito aceptado para su
publicación el 16 de junio del 2008.
J. A. Alvarez Cedillo, Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en
Cómputo delInstituto Politécnico Nacional, México, D. F. (teléfono: 57296000
Ext. 52535; e-mail: jaalvarez@ipn.mx ).
K. M. Lindig Bos, Dirección de Cómputo y Telecomunicaciones del
Instituto Politécnico Nacional, México, D. F. (teléfono: 57296000 Ext. 52536;
e-mail: mlindig@ipn.mx).
G. Martínez Romero, Centro de Investigación e Innovación Tecnológica
Unidad Azcapotzalco del Instituto Politécnico Nacional,México, D. F.
(teléfono: 57296000 Ext. 52535; e-mail: gumartinezr@ipn.mx).

Fig. 1. Gráfica de ruido blanco

II. FILTROS FIR
Los filtros digitales se usan frecuentemente para tratamiento
digital de la imagen o para tratamiento del sonido digital.
FIR es un acrónimo en inglés para Finite Impulse Response o
Respuesta finita al impulso. Se trata de un tipo de filtros
digitales en el que, como su nombreindica, si la entrada es una
señal impulso, la salida tendrá un número finito de términos no
nulos.
Para obtener la salida sólo se basan en entradas actuales y
anteriores. Su expresión en el dominio n es:

Jesús Antonio Álvarez Cedillo, Klauss Michael Lindig Bos, Gustavo Martínez Romero

En la expresión anterior N es el orden del filtro, que también
coincide con el número de términos no nulos...