基于FPGA的移位寄存器流水线结构FFT处理器设计与实现

设计实现了基于FPGA的256点定点FFT处理器。处理器以基-2算法为基础,通过采用高效的两路输入移位寄存器流水线结构,有效提高了碟形运算单元的运算效率,减少了寄存器资源的使用,提高了最大工作频率,增大了数据吞吐量,并且使得处理器具有良好的可扩展性。详细描述了具体设计的算法结构和各个模块的实现。设计采用Verilog HDL作为硬件描述语言,采用QuartusⅡ设计仿真工具进行设计、综合和仿真,仿真结果表明,处理器工作频率为72 MHz,是一种高效的FFT处理器IP核。     

高速流水线浮点加法器的FPGA实现

浮点加法运算是现代数字信号处理中非常频繁的操作算法。文中结合VerologHDL和FPGA可编程技术来完成流水线结构进而实现符合IEEE754标准的单精度浮点数加法器的设计方法。通过仿真验证,该设计运算精度可达104,而且设计结构合理,可用于中高速信号处理系统之中。     

高速64点FFT芯片设计技术

针对高速64点FFT(快速傅里叶变换)处理芯片的实现,分析了FFT运算原理,并根据FFT算法原理介绍了改进的FFT运算流图。介绍了FFT处理器系统的各模块的功能划分,并根据FFT处理器结构及其特殊寻址方式,采用Verilog HDL对处理器系统的控制器、双数据缓存、地址生成器、蝶形运算单元以及I/O控制等模块进行了RTL(寄存器传输级)设计,并在ModelSim中对各模块以及整个系统进行功能仿真和验证,给出了部分关键模块的仿真波形图。设计中,注重从硬件实现以及电路的可综合性等角度进行RTL电路设计,以确保得到与期望性能相符的硬件电路。     

浮点FFT的VHDL实现

随着集成电路技术的发展,电子设计自动化逐渐成为重要的设计手段,已经广泛应用于数字电路和数字信号处理系统等许多领域.文中介绍了基于VHDL语言设计的浮点FFT,本设计采用基2算法,单精度32位二进制的浮点形式,主控制器采用状态机建模.整个设计利用Xilinx公司提供的先进的ISE 5.3系列软件,采用了先进的结构化设计思想.总设计通过了Modelsim仿真与验证,二十多个模块的代码覆盖率达到100%.实践结果表明,应用VHDL实现的FFT处理器可快速完成浮点数据快速傅式变换,代码覆盖率也表明系统的测试工作比较完备.该系统可扩展到16点,32点的浮点FFT运算.     

适用于FPGA的浮点型DSP硬核结构设计

提出一种浮点型数字信号处理器(DSP)硬核结构,在兼容定点数运算的同时,也为浮点数运算提供较好支持。目前各大现场可编程门阵列(FPGA)主流厂商在实现浮点数运算功能时均采用软核实现方式,即将浮点数运算算法映射到芯片上,通过逻辑资源和DSP模块实现。相比于传统方法,提出的硬核结构在不占用FPGA中其他逻辑资源情况下,仅利用DSP模块便能完成浮点数运算。设计中,充分考虑负载和时延影响,插入多级流水线,显著提高浮点数的计算效率。采用中芯国际(MCI)28 nm工艺设计并完成所提出的浮点型DSP硬核结构。仿真结果表明,所提出的硬核结构的单个浮点数加法和乘法效率为0.4 Gflops。     

一种精简结构的浮点蝶形运算单元设计

论述了一种结构精简且高效的浮点数蝶形运算单元设计,单元内部模块的使用效率接近100%。采用串行全流水线结构设计,与并行结构相比节省了75%的硬件资源消耗。利用按时间抽取(DIT)的快速傅里叶变换(FFT)算法,通过VHDL编程实现了以该蝶形单元为基础的1 024点浮点FFT处理器。QUARTUS II中的仿真结果证明了设计的正确性。该设计已成功应用于一种音频信号分析仪的信号处理部分。     

SSCA算法中FFT模块的设计与实现

该文介绍了高效循环谱估计算法SSCA（Strip Spectral Correlation Algorithm）中FFT模块的重要作用,给出了一种FFT模块的设计和实现方案。该方案采用定常构形算法,可以很好地满足SSCA算法对FFT核心模块的并行化以及高速运算要求,同时数据处理采用流水线工作方式,大大提高了FFT模块的连续处理数据能力。仿真测试表明,该方案能够满足SSCA算法对FFT模块的运算要求。     

基于0.18μm CMOS工艺的高速1 024点FFT芯片设计研究

基于TSMC0.18μm CMOS工艺标准单元库,设计了高速1024点FFT处理器。数据采用IEEE754标准单精度浮点格式,实现高精度数据处理;在设计中通过使用改进的按时间抽取的基二算法,降低了寻址的复杂度;采用流水线技术设计了蝶形运算单元,提高了系统的工作频率;利用三角函数关系,提出了新的旋转因子存储方案,相比于传统设计,可以使ROM规模降低75%。逻辑综合和版图综合后的报告显示,该处理器的工作频率可以达到167MHz,完成一次1024点FFT运算仅需37.7μs,FFT处理单元核心面积为1.4mm2.     

混合基可重构FFT处理器的设计与实现

本文提出了一种新型混合基可重构FFT处理器,由支持基-2/3FFT的新型可重构蝶形单元和多路并行无冲突的存储器组成,实现了FFT过程中多路数据并行性和操作的连续性.本设计在TSMC28nm工艺下的最高频率为1.06GHz,同时在Xilinx的XC7V2000T FPGA芯片上搭建了混合基FFT处理器硬件测试系统.对混合基FFT处理器的FPGA硬件测试结果表明,本设计支持基-2、基-3和基-2/3混合模式FFT变换,且执行速度达到给定蝶乘器数量下的理论周期值,对单精度浮点数,混合基FFT处理器可提供10-5的结果精度.     

流水线结构FFT/IFFT处理器的设计与实现

针对实时高速信号处理的要求，设计并实现了一种高效的FFT处理器。在分析了FFT算法的复杂度和硬件实现结构的基础上，处理器采用了按频率抽取的基—4算法，分级流水线以及定点运算结构。可以根据要求设置成4P点的FFT或IFFT。处理器可以对多个输入序列进行连续的FFT运算，消除了数据的输入输出对延时的影响。平均每完成一次N点FFT运算仅需要Ⅳ个时钟周期。整个设计基于Verilog HDL语言进行模块化设计。并在Altera公司的Cyclone Ⅱ器件上实现。