基于FPGA的FFT算法实现.ppt

:DSP(通用数字信号处理器);FFT专用芯片;FPGA(现场可编程门阵列)。DSP器件实现处理速度快、灵活性强,适合于多种复杂的DSP算法,例如在通信系统中的信道编解码等算法。采用专用的FFT处理芯片,虽然处理速率能达到要求,但其可扩展性较差。FPGA具有硬件结构可重构的特点,适合于算法结构固定、运算量大的前端数字信号处理。最新推出的FPGA产品都采用多层布线结构,具有更低的核心电压、更丰富的I/O引脚和更多的逻辑单元(LES),内置嵌入式RAM资源,内部集成多个数字锁相环和多个嵌入的硬件乘法器,所有这一切都使得FPGA在数字信号处理领域显示出自己特有的优势。本章将首先介绍有关傅里叶变换的基础知识,着重介绍在进行傅里叶变换时,如何对感兴趣的信号进行一定时间的观察和采样,采样序列被存储后如何从采样序列数据中算出频谱。对于傅里叶逆变换,如何实现从频谱出发算出时间数据序列。接着对FFT相关理论进行分析,然后详细讨论如何在FPGA上实现离散傅里叶变换的快速实现算法FFT。,包括算法比较、选取和具体的设计、仿真。考虑到训练难度及系统设计的可实现性,系统设计采用Cooley-TukeyFFT快速实现算法。在应用FPGA实现FFT的具体设计时,应在进行算法比较后,确定设计的总体方案,并完成相应的单元模块设计,其中包括:蝶形运算单元设计、块浮点单元设计、地址产生单元设计、双口RAM乒乓结构设计、旋转因子计算、ROM读取操作设计、时序控制单元设计,最后设计出512或1024点数的复数的FFT处理系统。设计基本要求理解FFT的原理及应用;并对Cooley-TukeyFFT快速实现算法进行分析和研究;在FPGA上完成基-4Cooley-TukeyFFT算法的设计;用QuartusⅡ软件进行仿真此设计,并与MATLAB计算的理论值进行误差比较。提高部分要求要求在FPGA上实现FFT算法的一种特殊形式——Goertzel算法的设计。