资源描述：
《基于fpga 的fft 处理器的研究与设计》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、基于FPGA的FFT处理器的研究与设计王东光，王勇（空军工程大学工程学院四系，陕西西安710038）摘要：本文利用频域抽取基四算法，运用灵活的硬件描述语言-VerilogHDL作为设计主体，设计并实现一套集成于FPGA内部的FFT处理器。FFT处理器的硬件试验结果表明该处理器的运算结果正确，并且具有较高运算速度。该方法具有设计简单灵活，体积小等优点，可用于雷达处理、高速图像处理和数字通信等应用场合。关键词：基4；FFT；FPGA中图分类号：TN492，TN911.71，TN709文献标识码：AResearchand
2、designofFFTprocessorbasedonFPGAWANGDong-guang，WANGYong(Four-department,EngineeringCollege,AirForceEngineeringUniversity,Xi’an710038,China)Abstract:ThepaperfirstlyusethearithmeticofFFTprocessor-Radix-4，designandrealizeaFFTprocessor,whichisintegratedinFPGAchip,r
3、egardingVerilogHDLasdesignway.TheresultofhardwaretestofFFTprocessorshowsthattheprocessorworkswellandhashighspeed.Thedesignhastheadvantagesofsimpleness,agilityandsmallbulk,etc.Itcanbeusedinmanyapplicationsituations,suchasradarsignalsprocess,highspeedimageproces
4、sanddigitalcommunicationetc.Keywords：Radix-4；FFT；FPGA1.引言数字信号处理领域中FFT作为时域和频域转换的基本运算，是数字谱分析的必要前提。由于FFT超强的运算能力，使得其在雷达处理、观测、跟踪、定时定位处理、高速图像处理、保密无线通讯以及数字通信、匹配滤波等领域中都有极为广泛地应用。近年来FPGA（FieldProgrammableGateArray现场可编程门阵列）技术飞速发展，FPGA能够进行并行信号处理，容易实现流水线结构，且升级简便的优点，非常适合实现F
5、FT算法[1][2]。一些FPGA厂商，如ALTERA公司和XILINX公司，都研制了相应的FFTIP核。但这些器件价格十分昂贵，难以将其广泛和大量的应用。因此，自主研发基于FPGA芯片的FFT处理器，将FFT实时化的要求和FPGA芯片设计灵活性结合起来，实现并行算法与硬件结构的优化配置，提高FFT处理速度，满足现代信号处理的高速度、高可靠性要求，已经成为了现今我国数字信号处理的一个研究点。本论文正是应这种趋势，采用频率抽取基4算法，设计并实现了一套集成于FPGA内部的FFT处理器。应用FPGA芯片作为算法实现的载
6、体，使得本文设计的FFT处理器除了具有算法实现准确性高和系统的稳定性强等特点外，更有系统集成度高、简单灵活、体积小、易于升级扩展和成本低廉等优点。2.FFT概念[1]我们知道，在一维傅立叶变换中，如果x是长度为N的复序列，其DFT（Discreten1FourierTransform）定义为：N−12π−jnKnKNXx（k）==∑()nWkNWNN,(0,1,,?−1),=en=0（1）2从公式（1）可以看出，通过式(1)计算N点DFT，需要进行N次乘法和NN(1−)k次加法运算。当N较大时，运算量是相当可观的，
7、其中还不包括计算W所需的运算量。由此可见，寻求其速算法是非常重要的。3.频率抽取基4算法本论文采用频率抽取基4算法来实现FFT处理器。基4按时域抽取（DIT）是在时x()n域上将n分为4m、4m+1、4m+2、4m+3分解抽取，于是上式可写为：NN41−−414(mk4m+1)kXk()=+∑∑xmW(4)NNxm(4+1)Wmm==00NN41−−41(4mk++2)(4mk3)++++∑∑xm(42)WNNxm(43)Wmm==00其中mN=−0,1,2,?41；kN=−0,1,2,?1（2）我们令a(m)＝x
8、(4m)，b(m)＝x(4m+1)，c(m)＝x(4m+2)，d(m)＝x(4m+3)，由于4mkmkWW=，所以（2）式可以得：NN4NN41−−41mkkmkXk()=+∑∑amW()NN44WbmW()Nmm==00（3）NN41−−4123kmkkmk++WNN∑∑cmW()44WNNdmW()mm==00N41−N41−N41−N41−mkmkmk
