毛刺滤波的一些方法

在采集一组并行接口信号时，发现接收到的数据非常不稳定。用示波器测量几个用于同步的控制信号，发现时不时的有毛刺产生。因为这些数据最终都是要显示在液晶屏上的，当示波器同时测量两个同步信号时，液晶屏的显示错位现象得到明显好转。示波器探头测量信号时相当于并联上一个pF级的电容，也能够一定程度上起到滤波的效果，因此可以断定同步信号的毛刺影响了数据的采集。其中一个同步信号如图1，两个有效高脉冲之间有很多毛刺，放大毛刺后如图2所示，大约维持10ns的高电平。

图1

图2

如何滤除这些毛刺呢？办法有两个，其一就是用纯粹硬件的办法，在信号进入FPGA之前进行滤波处理，串个电阻并个电容都可以，特权同学并了一个20pF电容后就能够把这些毛刺彻底滤干净，如图3所示。

图3

而还有一种“软”硬件滤波的方法。就如特权同学收录进《深入浅出玩转FPGA》一书中的博文《基于FPGA的跨时钟域信号处理——亚稳态》所谈到的，降低数据采集频率以及多次采集后逻辑处理都是一种思路。那这里特权同学给出一种多次采集处理的滤波方法和大家分享。

input ain; //输入信号

reg[3:0] ainr; //输入信号缓存

//输入信号打4拍

always @(posedge clk or negedge rst_n)

if(!rst_n) ainr <= 4'd0;

else ainr <= {ainr[2:0],ain};

//输入信号上升沿检测，高电平有效

wire pos_ain = ~ainr[3] & ~ainr[2] & ainr[1] & ainr[0];

//通常只要两个信号就行，即wire pos_ain = ~ainr[2] & ainr[1] ;。

//这里用了4个信号就是多次采样滤波的效果

//输入信号下降沿检测，高电平有效

wire neg_ain = ainr[3] & ainr[2] & ~ainr[1] & ~ainr[0];

//通常只要两个信号就行，即wire neg_ain = ainr[2] & ~ainr[1] ;。

//这里用了4个信号就是多次采样滤波的效果

//若该输入信号主要关注其高脉冲，那么可以做以下滤波

wire high_ain = ainr[1] & ainr[0];

//两个信号相与通常可以滤除1个clk的毛刺，相应的，3个信号相与可以滤除2个clk的毛刺

//若该输入信号主要关注其低脉冲，那么可以做以下滤波

wire low_ain = ainr[1] | ainr[0];