高速64點FFT芯片設計技術研究.pdf

1、快速傅立葉變換(FFT)作為數(shù)字信號處理領域的核心算法之一，在現(xiàn)代數(shù)字信號處理的各個領域有著極為廣泛的應用。隨著寬帶OFDM系統(tǒng)，ADSL調制器，數(shù)字電視，雷達及聲納信號處理系統(tǒng)的應用發(fā)展，F(xiàn)FT處理器已經成為這些數(shù)字信號處理系統(tǒng)的關鍵模塊之一，因此高性能專用FFT芯片的設計技術具有重要研究價值。 本文首先介紹了基二FFT算法原理并分析了FFT算法各級蝶形變換中數(shù)據及旋轉因子進行蝶形運算的組合規(guī)律。本文接下來介紹了原位存取FFT

2、算法流圖及固定結構FFT算法流圖的數(shù)據處理流程，分析比較了根據這兩種FFT算法流圖進行FFT處理器設計的不同結構特點。本文根據固定結構FFT算法流圖的數(shù)據處理流程對FFT處理器進行了結構劃分以及系統(tǒng)模塊功能定義，并確定了本設計FFT處理器的組成結構以及工作方式。 本設計FFT處理器系統(tǒng)主要包含F(xiàn)FT運算控制器，數(shù)據存儲器，地址生成單元，蝶形運算單元，I/O緩存以及I/O控制器等模塊，這些模塊分別用于FFT變換中間數(shù)據的暫存與讀寫

3、，數(shù)據的蝶形運算處理以及系統(tǒng)各模塊工作狀態(tài)的控制。由于固定結構FFT算法每級蝶形變換數(shù)據輸入輸出位置不同，因此系統(tǒng)采用乒乓結構存儲器分別用于每級蝶形變換蝶形運算單元數(shù)據的讀寫并通過一系列地址產生單元來生成數(shù)據的存取地址。蝶形運算單元包含多個加減法及乘法運算，因此可以采用流水線結構實現(xiàn)。此外，本設計采用兩個蝶形運算單元并行處理數(shù)據以提高系統(tǒng)工作速度。系統(tǒng)通過FFT運算控制器及IO控制器來控制系統(tǒng)各模塊的協(xié)同工作。 在完成系統(tǒng)結構劃

4、分及模塊功能定義后，設計采用Verilog HDL對系統(tǒng)各模塊進行編碼設計并通過仿真工具ModelSim對系統(tǒng)各模塊的Verilog代碼進行功能仿真，并將本設計FFT處理器的Verilog代碼的FFT運算處理結果與Matlab生成的運算結果進行對比驗證。在證明系統(tǒng)功能正確后，設計對系統(tǒng)中部分關鍵模塊的Verilog代碼進行初步的邏輯綜合，并對綜合的網表文件進行后仿真及初步布局布線，從而確保設計中各模塊Verilog代碼具有可綜合性并初步