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《基于FPGA的數(shù)字信號處理算法研究與高效實現(xiàn)》由會員上傳分享，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、分類號：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文密級編號基于FPGA的數(shù)字信號處理算法研究與高效實現(xiàn)碩士研究生：鄭文明指導(dǎo)教師：張殿倫學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：水聲工程所在單位：水聲工程學(xué)院論文提交日期：2009年2月論文答辯日期：2009年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱11：程人學(xué)碩十學(xué)位論文摘要現(xiàn)代數(shù)字信號處理對實時性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時，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)場可編程門陣列(FPG
2、A)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢。本文以此為背景，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)字信號處理算法的高效實現(xiàn)。首先，針對圖像聲納實時性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計了級聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。其次，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種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為
3、FPGA易于實現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對相關(guān)運(yùn)算的時域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實現(xiàn)了對160路信號的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實驗表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：FPGA；并行處理；FFT；濾波；相關(guān)哈爾濱。翻弩大學(xué)碩十學(xué)位論文ABSTRACTModemsignalprocessingisrequiredtohavehighperformanceofrealtimeprocessing．Whenthef
4、astDigitalSignalProcessor(DSP)isstillunabletomeetthespeedrequirements，theonlychoiceistoincreasethenumberofprocessorsoradoptcustomer’Scustomizedgatearrayproducts．WiththedevelopmentofProgrammableLogicDevicetechnology，F(xiàn)ieldProgrammableGateArray(FPGA)withmassivelypar
5、allelprocessingcapabilityshowssuperiorityincost，performance，sizeetc．Inthispaper,signalprocessingalgorithm，suchasfastFouriertransform，digitalfiltering，andcorrelationalgorithmareresearchedandefficientlyrealized．Firstly,accordingtothereal—timerequirementofimagingson
6、arandtheresourceconstraintsoftheFPGA，F(xiàn)FTprocessorwithcascadeandparallelrecursivestructureisdesigned．Themethodtoincreasecalculationspeedwithpipeliningandparallelprocessingtechnologyisdiscussedindetail．Subsequently，someoptimizationandimprovementofbutterflyarithmeti
7、cunitisproposed．Secondly，thecharacteristicsofthedigitalfilteringareanalized，SOisthecorrelationcalculationwiththesamestructure．Thestructurewithmultiplierandthestructurewithnon··multiplierareadoptedinmultiply--accumulatecalculation(MAC)．Distributealgorithm(DA)isado
8、ptedinthenon—multiplerstructure，whichCangreatlyimprovethecomputingefficiencybyconvertingmultiplicationtolookuptableinPFGA．Inaddition，thecorrelationalgorithminf
