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《基于fpga的fft的設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、信息與通信工程學(xué)院綜合實驗（1）設(shè)計報告基于FPGA的FFT設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)號：S309080034專業(yè)：光學(xué)工程學(xué)生姓名：彭歡任課教師：鐘志副教授2010年7月基于FPGA的FFT的設(shè)計與實現(xiàn)彭歡信息與通信工程學(xué)院摘要：本文主要研究如何利用FPGA實現(xiàn)FFT處理器，包括算法選取、算法驗證、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、各個模塊設(shè)計、FPGA實現(xiàn)和測試整個流程。設(shè)計采用基-2按時間抽取算法，以XILINX公司提供的ISE6.1為軟件平臺，利用VerilogHDL描述的方式實現(xiàn)了512點16bist復(fù)數(shù)塊浮點結(jié)構(gòu)的FFT系統(tǒng)，并以FPGA芯片場VirtexIIXC2V1000為硬
2、件平臺，進(jìn)行了仿真、綜合等工作。仿真結(jié)果表明其計算結(jié)果達(dá)到了一定的精度，運算速度可以滿足一般實時信號處理的要求。關(guān)鍵詞：快速傅立葉變換，現(xiàn)場可編程門陣列，塊浮點，VerilogHDL1引言目前，F(xiàn)FT己廣泛應(yīng)用在頻譜分析、匹配濾波、數(shù)字通信、圖像處理、語音識別、雷達(dá)處理、遙感遙測、地質(zhì)勘探和無線保密通訊等眾多領(lǐng)域。在不同應(yīng)用場合，需要不同性能要求的FFT處理器。在很多應(yīng)用領(lǐng)域都要求FFT處理器具有高速度、高精度、大容量和實時處理的性能。因此，如何更快速、更靈活地實現(xiàn)FFT變得越來越重要。在過去很長一段時間，DSP處理器是DSP應(yīng)用系統(tǒng)核心器件的唯一選擇。盡管
3、DSP處理器具有通過軟件設(shè)計能適用于實現(xiàn)不同功能的靈活性，但面對當(dāng)今速度變化的DSP應(yīng)用市場，特別是面對現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，DSP處理器在處理速度上早已力不從心。與DSP相比，F(xiàn)PGA實現(xiàn)FFT的主要優(yōu)越性有：(1)、FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理最顯著的特點就是高速性能好。FPGA有內(nèi)置的高速乘法器和加法器，尤其適合于乘法和累加等重復(fù)性的DSP任務(wù)。(2)、FPGA的存儲量大。DSP內(nèi)部一般沒有大容量的存儲器，但是FTF實時處理運算需要存儲大量的數(shù)據(jù)，只能外接存儲器，這樣往往會使運算速度下降，同時電路也會更復(fù)雜和不穩(wěn)定。目前，高檔的FPGA中有巨量的高速存儲器，
4、不用外接存儲器便可實現(xiàn)FFT實時處理運算，其速度更快，電路更簡單，集成度和可靠性也大幅度提高。(3)、FPGA是硬件可編程的，比DSP更加靈活。DSP往往需要外部的接口和控制芯片配合工作，F(xiàn)PGA則不需要，這樣使得硬件更簡單和小型化。(4)、在比較FPGA和DSP時，一個極為重要的系統(tǒng)參數(shù)是輸入/輸出(1/0)帶寬。除了一些專用引腳外，F(xiàn)PGA上幾乎所有的引腳均可供用戶使用，這使得FPGA信號處理方案具有非常高性能的FO帶寬。大量的FO引腳和多塊存儲器可讓系統(tǒng)在設(shè)計中獲得優(yōu)越的并行處理性能。2現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)技術(shù)2.1FPGA器件簡介FPGA即現(xiàn)
5、場可編程門陣列，它是作為ASIC領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA結(jié)合了微電子技術(shù)、電路技術(shù)、EDA技術(shù)，使設(shè)計者可以集中精力進(jìn)行所需邏輯功能的設(shè)計，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。FPGA己經(jīng)在計算機(jī)硬件、工業(yè)控制、遙感遙測、雷達(dá)聲納、數(shù)據(jù)處理、智能儀器儀表、廣播電視、醫(yī)療電子和現(xiàn)代通信等多種領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，F(xiàn)PAG開發(fā)技術(shù)，己經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)的教學(xué)實踐、科研試驗、樣機(jī)調(diào)試和中小批量生產(chǎn)的首選方案。1.1.1FPGA的基本結(jié)構(gòu)FPGA采用了邏輯單元陣列LCA這樣一個新概念，內(nèi)部一般是由可
6、配置邏輯模CLB、可編程輸入/輸出模塊IOB和互連資源ICR及一個用于存放編程數(shù)據(jù)的靜態(tài)存儲器SRAM組成，以XILNIX公司的XC4000，基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1XC4000系列FPGA基本結(jié)構(gòu)1.1.2FPGA器件的性能特點FPGA器件的性能特點主要有：(1)、采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。(2)、FPGA提供豐富的I/O引腳和觸發(fā)器，集成度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可編程陣列邏輯(PAL)器件。(3)、FPGA器件結(jié)構(gòu)靈活，內(nèi)部的CLB、IOB和ICR均可以編程，可以實現(xiàn)多個變量的任意邏輯。(4)、某些器件提供片內(nèi)高速R
7、AM，可用于FIFO等設(shè)計。(5)、基于SRAM編程技術(shù)，具有高密度、高速度、高可靠性和低功耗的特性。(6)、FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一。1.2基于FPGA的系統(tǒng)開發(fā)以XILNIX為例，F(xiàn)PGA設(shè)計的一般流程包括設(shè)計輸入、功能仿真、設(shè)計實現(xiàn)、時序仿真、器件編程與測試幾個步驟。設(shè)計流程圖如圖2.2所示。圖2.2FPGA設(shè)計流程(l)、設(shè)計輸入:主要輸入方法有硬件描述語言和原理圖，結(jié)構(gòu)向?qū)?ArchitrctureWizard)和核生成器(CoreGeneartor)可以輔助設(shè)計輸入。(2)、功能仿真:功能仿真沒有器件
8、內(nèi)部邏輯單元和連線的實際延時信息，只是初步驗證系統(tǒng)的
