资源描述：
《基于fpga的fft处理器的设计与验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、本栏目责任编辑:谢媛媛开发研究与设计技术基于FPGA的FFT处理器的设计与验证王正勤1,朱向冰2(1.安徽商贸职业技术学院计算机系,安徽芜湖241000;2.安徽师范大学电信系,安徽芜湖241000)摘要:介绍一种基于FPGA,选择FFT的基-2DIT处理算法,在ISE6.2I开发平台上完成32位浮点运算的FFT信号处理器设计;利用Modelsim工具软件对系统的逻辑综合和时序进行仿真,并将系统的结果与Matlab计算结果相比较,验证了设计结果的精确性;实验表明利用FPGA实现FFT,运算速度快,可以满足高速信号处理的应用场合。关键词:FPGA;
2、FFT;基-2DIT;ISE6.2I中图分类号:TP312文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)11-21379-02TheDesignandCertificationofFFTProcessorBasedonFPGAWANGZheng-qin1,ZHUXiang-bin2(1.ComputerDepartment,Anhuibusinesscollege,Wuhu241000;2.DepartmentofElectronicsandInformationEngineeringAnhuinormaluniversity,Wuhu2
3、41000)Abstract:AnFPGA-baseddesignof32bitfloating-pointFFTprocessorispresented.ThedeviceofVirtex-2ISE6.2IofXilinxwasused,Basedonradix-2decimation-in-timealgorithm,theprogramwassynthesizedandsimulatedbySoftwaretoolsofModelsim.Theresultofsimu-lationwascomparedwiththatofMatlab,wh
4、ichshowthatthespeedofFFTrealizedbyFPGAwassohighthatitcanbeappliedtosuchfieldswherehigh—speedprocesswasneeded.Keywords:FPGA;FFT;Radix-2decimation-in-time;ISE6.2I1概述开,所以称为时间抽取算法(DIT),按时间抽取的基-2FFT算法的特快速傅里叶变换(FFT)作为数字信号处理强有力的工具,已广点在于:泛地应用于各类信号分析及现代谱估计等领域。目前,FFT的硬件(1)每级蝶形运算完成之后,该级
5、的输入数据不再需要,其存实现方案总体上分为ASlC、FPGA/CPLD、DSP等几种。从FFT的处储单元可用来存放输出结果,即是原位(in-place)运算,减少对存理速度、小型化和功耗方面考虑,基于ASIC的性能最好而基于储单元的要求。FPGA的性能次之,但在FFT处理的小规模应用场合,基于FPGA(2)若输入数据正序,输出数据按比特逆序,反之亦然,中间结的方案具有ASIC所无法比拟的性价比和灵活性,已成为目前应用果的存取按照蝶形运算。的主流。FFT处理算法多种多样,按数据组合方式不同分为按时间(3)级数混序。这一特点便于硬件操作。抽取和按频率
6、抽取,按数据抽取方式可分为基2,基4等。3基于FPGA的FFT处理过程的设计在上述背景下,论文运用具有良好的模块性和规整性的基-3.1FPGA设计流程2DIT算法作为系统的核心算法,利用高精度的浮点算法与现场可目前通常采用自顶向下(Top-down)的设计流程,在确定了课编程门阵列(FPGA)来实现32位浮点FFT信号处理器的设计,并题所要求的性能指标后,划分所要完成的功能模块,并对独立的完成8点FFT处理运算,设计过程选用了Xilinx公司ISE6.2I开功能模块采用硬件描述语言对设计进行描述,它可以是行为级的发平台和可以进行功能仿真和时序仿真
7、的Modelsim仿真测试软描述,也可以是寄存器传输级(RTL,RegisterTransfer)。在通过功能件作为验证工具。仿真和验证后,将根据系统速度、面积、功耗等因素对各功能单元2FFT信号处理算法原理进行逻辑综合和优化。快速傅立叶算法基本上可以分为两大类,即按时间抽选(DIT)3.2FFT处理器设计法和按频率抽选(DIF)法。按时间抽取的基2FFT算法对于长度N=FFT处理器组成结构设计见图1。2的序列x(n),定义两个分别为x(n)的偶数项和奇数项的N/2点序列x1(n)和x2(n),即x1(n)=x(2n)nn=0,1,⋯,(N/2)
8、-1x2(n)=(2n+1)n=0,1,⋯,(N/2)-1n点的DFT可以写为:(1)图1FFT运算模块各个功能单元将式(1)改写为:3
