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《基于fpga的數(shù)字信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)摘要：本文研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩
2、種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)表明，本文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：DSP；FPGA；數(shù)字濾波；FFT處理器Abstract：Thispaperintroducedsignalprocessingalgorithm,suchasfastFouriertransform,digitalfiltering,andcorrelationalgorithmhadresearchedandefficientlyrealized.Moderndigitalsignalprocessing(DSP)putforwa
3、rdtherequirementofhighreal-timeperformance,whenthefastestdigitalsignalprocessor(DSP)stillcannotmeettherequirementsofspeed,theonlyoptionistoincreasethenumberofprocessors,oruseofcustomgatearray(FPGA)products.Withthedevelopmentoftheprogrammablelogicdevicestechno
4、logy,withastrongparallelprocessingabilityoffieldprogrammablegatearray(FPGA)intermsofcost,performance,volumeshowstheadvantage.ParallelrecursivedesignlevelandthestructureofthetwokindsofFFTprocessor.Analyzedthedigitalfilterwiththesamestructureandrelatedcalculati
5、on,thecharacteristicsofthetwokindsofstructurewithandwithoutmultipliermultipliermultiplyaccumulation(MAC).Experimentsshowthatthealgorithmsareallmeetthedesignrequirements.Keywords：DSP;FPGA;digitalfiltering;FFTprocessor1、引言FPGA(FieldProgrammableGateArray)即現(xiàn)場(chǎng)可編程門
6、陣列和DSP(DigitalSignalProcessor)數(shù)字信號(hào)處理芯片發(fā)展至今已經(jīng)有了二十多年的歷史，但和DSP很早就確立數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的霸主地位相比，F(xiàn)PGA由于成本、功耗和性能限制，一直被使用在系統(tǒng)外圍，從最初用于膠合邏輯，到控制邏輯，再到用于數(shù)據(jù)通路，慢慢地接近系統(tǒng)的核心。在數(shù)據(jù)通訊和圖像處理這樣的應(yīng)用中，由于成本、系統(tǒng)功耗和上市時(shí)間等原因已無法簡單地利用DSP處理器來實(shí)現(xiàn)，基于FPGA的信號(hào)處理器己廣泛應(yīng)用于各種信號(hào)處理領(lǐng)域。與DSP相比，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的主要優(yōu)越性有：首先，F(xiàn)PGA的高
7、度并行處理能力。FPGA相對(duì)DSP芯片的最大優(yōu)勢(shì)是其內(nèi)在的并行機(jī)制，即利用并行架構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的功能。這一并行機(jī)制使得FPGA特別適合于完成濾波這樣重復(fù)性的DSP任務(wù)。對(duì)于高度并行的數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)來說，F(xiàn)PGA性能遠(yuǎn)超通用DSP處理器的串行執(zhí)行架構(gòu)。其次，F(xiàn)PGA具有重配置能力。DSP處理器可以通過加載不同的軟件來實(shí)現(xiàn)不同的功能，但這相對(duì)于ASIC系統(tǒng)十分靈活的功能并沒有實(shí)用價(jià)值。因?yàn)閮H僅通過對(duì)DSP處理器加載不同的程序代碼，并不能有效地改變DSP系統(tǒng)的諸如吞吐量、數(shù)據(jù)總線寬度、DSP加速模塊的數(shù)量與功能。
8、這是因?yàn)檫@一切必須靠改變硬件結(jié)構(gòu)、硬件功能才能實(shí)現(xiàn)。最后，在高速、高性能要求的應(yīng)用場(chǎng)合，使用FPGA方案的系統(tǒng)成本、功耗、集成度比使用DSP方案更優(yōu)越。由于CPU的靈活性，對(duì)于低速、低吞吐量和大量復(fù)雜運(yùn)算的情況，DSP處理器方案的系統(tǒng)成本要比FPGA系統(tǒng)低很多，而且此方案具有不可替代性。然而在高端應(yīng)用領(lǐng)域,大多數(shù)的情況中不但需要盡可能高速、高性能的DSP處理器，而且多片D
