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。     

非2-基FFT的素因子算法研究

提出一种新的非2-基N点FFT的素因子算法.该方案与原素因子分解算法比较,实现了各个小点数DFT的同址顺序运算,并通过简单的地址模加运算得到顺序的输出,省去了多余的整序运算,是一种通用N点FFT算法.设计结构规整简单,利于硬件实现.以中国数字电视广播地面传输标准(DTMB)规定的3 780点FFT为例,结合WFTA算法和混合基算法,介绍了算法的具体设计与实现方案.     

基于FPGA的FFT处理器设计

在火车车轮的振动式擦伤检测系统中,经常需要对振动信号进行频谱分析,为实现振动频谱信号的及时输出,在此根据FFT算法中的一种变形运算流图,提出一种基于FPGA的FFT流水线结构,总结了利用流水线结构实现这种FFT运算流图的数据存取规律,并按此结构利用Verilog语言设计了64点数据的6级流水线运算结构。利用振动信号测试数据进行仿真实验,结果表明该设计方法的正确可靠。     

一种高速实时定点FFT处理器的设计

本文讨论了采用FPGA和ASIC硬件实现高速实时FFT处理器的设计方案，作者在这种高速FFT设计时选择的特点基于Radix4DIT算法、采用乒乓RAM的设计思路以及级与级间采用流水结构，另外由于FFT基4运算的复杂性，所以在设计基4运算单元、数据通道中串并转换、运算数据的立齐、颠倒位序、双地址发生等方面也有一些特点。整体上考虑是；尽可能地能够进行高速的FFT运算，本文针对1024点、16bits位长、定点数、复数点进行运算；考虑到芯片外围接口的问题，希望外围能够尽量方便用户使用，所以在外围数据、状态和控制线上比较精简，从而把复杂的控制部分转移到芯片内部实现。     

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。     

一个高效的嵌入式浮点FFT处理器的实现

FFT是数字信号处理中的一种非常重要的算法。本文构造了一个适于嵌入式应用的基16FFT处理器局部流水结构,同时设计实现了一个高效的基4蝶形运算模块。我们的研究应用了局部流水和反馈的思想,使基16FFT蝶形运算模块得以由两个基4/基2蝶形模块组成的反馈流水电路实现,在简化结构的同时提高了处理速度。基4蝶形模块中运算模块的利用率达到100％,而且比传统的基四蝶形模块节省60％以上的资源。     

基于反馈控制结构的FFT信号处理器设计与FPGA实现

研究了基于FPGA的基-2 FFT算法的设计与实现。为减小硬件资源开销,论文采用蝶形运算单元和控制器单元构成的反馈结构对基-2 FFT处理器的硬件j结构进行了总体设计,采用时序控制方法完成蝶形运算电路设计,采用同步有限状态机(FSM,finite state machine)方法实现了旋转因子系数的产生与控制。并基于Quartus II软件平台,完成了整个FFT处理器电路的FPGA实现,最后通过仿真验证了设计方案的正确性。     

少模光纤通信频域均衡中的大点数FFT设计

为了减小频域均衡系统电路实现的功耗和面积,满足长距离少模光纤通信对均衡器的要求,对关键环节快速傅里叶变换(FFT)电路的实现进行了研究,采用2维分解算法将大点数的FFT运算转换为小点数FFT处理器的设计,降低了硬件复杂度。设计了基于现场可编程门阵列的高速蝶形运算核,实现了16384点FFT的2维R22SDF结构,提高存储器的资源利用率,减少了复数乘法器的使用;进行了理论分析和实验验证,取得了不同时钟频率下的电路结构占用资源的数据。结果表明,FFT运算器的正确性得到验证,该FFT运算器能够适应少模光纤通信系统中优化频域均衡电路结构的要求,能够实现200MHz数据传输速度的频域均衡实时处理。     

基于CORDIC旋转器的基-3 FFT算法高效设计

设计出一种可以用于FPGA高效实现的基-3 FFT算法,采用改进的三端前馈延迟转换器结构,优化了延迟和运算过程。针对蝶形运算中复数乘法器占据大量内存的问题,引入了CORDIC旋转器实现输入与旋转因子相乘的运算,可以降低乘法运算的复杂度,该CORDIC旋转器采用改进的高基CORDIC算法,解决了传统的CORDIC算法迭代次数多、延迟大的问题,从而达到高吞吐率要求。该基-3 FFT算法以寻址变序、流水处理的方式,可以满足最高运行频率为404 MHz的FFT处理要求。与基于传统复数乘法器的基-3 FFT算法相比,基于CORDIC旋转器的基-3 FFT算法使功耗平均减少了22%,使总延迟平均减少了29%。     

基于FPGA的快速傅里叶变换FFT处理器设计

FFT是DFT的快速算法,广泛应用于语音处理、数字通信、计算机等领域。该设计基于FPGA实现,采用基2时域抽取FFT算法,以倒序输入,顺序输出的方法实现字长为12位的256点FFT变换,将蝶形运算单元设计成为一种只需3个时钟周期就能进行一次蝶形运算的特殊结构,使蝶形运算的时间大大缩减。在系统仿真时以两个正弦波的叠加信号为测试信号,在Modelsim中进行仿真,验证设计的正确性。