基于FPGA的信号基线提取和恢复算法Verilog实现,包括testbench测试文件-EW帮帮网

1.课题概述

在信号处理领域，基线（Baseline）通常指信号中缓慢变化的趋势成分，它可能由测量系统漂移、环境干扰或生理信号本身的基线漂移等因素引起。基线提取与恢复的目标是从原始信号中分离出基线成分，获得更纯净的有用信号。最小二乘法（Least Squares Method, LSM）作为一种经典的参数估计方法，因其原理简单、计算稳定且易于实现，被广泛应用于信号基线处理。

2.系统测试效果

仿真测试

3.核心程序与模型

版本：vivado2019.2

`timescale 1ns / 1ps

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// Company: 
// Engineer:
 
// Target Device:  
// Tool versions:  
// Description: 
//
// Verilog Test Fixture created by ISE for module: tops_simu
//
// Dependencies:

// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
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module test_tops_simu;

	// Inputs
	reg i_clk;
	reg i_rst;

	// Outputs
wire o_en;
wire [9:0] o_signal;
wire[9:0]o_dout;
	
 
wire[9:0] o_baseline;
	// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
	tops_simu uut (
		.i_clk(i_clk), 
		.i_rst(i_rst), 
		.o_dout(o_dout),
		.o_signal(o_signal), 
		.o_en(o_en), 
		.o_dout_buffer(), 
		.o_en_buffer(),
		.o_s1(),
		.o_en_s1234(),
		.o_Y0 (),
	   .o_Y1 (),
	   .o_Y2 (),
	   .o_Y3 (),
	   .o_Y4 (),
	 .o_Re0        (),
	 .o_Re1        (),
	 .o_Re2        (),
	 .o_Re3        (),
	 .o_Re4        (),
    .o_baseline   (o_baseline)	 
	);

	initial begin
		// Initialize Inputs
		i_clk = 1;
		i_rst = 1;

		// Wait 100 ns for global reset to finish
		#100 
        i_rst = 0;
		// Add stimulus here

	end
       always #5 i_clk=~i_clk;
endmodule
00X6_008m

4.系统原理简介

数据采集中受仪器自身、噪声、振动冲击及电压稳定性等外部环境的干扰，采集到的数字信号往往与真实信号发生了偏离，往往会偏离基线而且还会随时间变化，使测量的数据与理论分析值不符的情况，无法进行实验分析，导致实验结果无法验证理论值，从而失去实验论证的意义。基线是一个采集过程中参数的不必要的变化比较慢的趋势项，一般有规律且幅值小，一般中值滤波可以消除基线，本课题选择复杂基线消除最小二乘拟合得到基线，然后从原来的数据中减去基线，得到去除基线的数字信号，这个过程为信号基线恢复。

基线模型的选择直接影响提取效果，常用的基函数包括：

多项式模型（适合全局缓慢变化的基线）：