基于FPGA的FFT处理器的研究与设计

提出了一种基于FPGA的64点定点快速傅立叶变换(FFT)的实现方案,并采用EP2C70型号的FPGA实现了处理器.该处理器采用按时间抽取的基 2算法和6级流水线结构,每级将乘法器的旋转因子输入端固定为常数而不是作为变量从ROM中读取,流水寄存中间数据结果.采用Verilog语言在RTL级上进行了编程实现,并进行了逻辑综合、时序仿真和硬件测试.硬件测试结果与Matlab计算结果吻合得较好,证明了方案设计和程序的正确性.该处理器具有运算速度快、精度高等优点,适合于高速信号处理的应用场合.     

FPGA实现高速加窗复数FFT处理器的研究

研究采用FPGA设计高速专用FFT处理器的实现方法，使处理器能对复数数据顺序进行加窗、FFT及模平方运算．本设计具有4个特点：设计实现了只用一个运算单元进行以上3种运算的方案，有效地节省了逻辑资源；采用流水方式提高了系统的处理速度，使通信、计算、存储等操作协调一致；采用块浮点算法使系统兼有定点运算速度高与浮点运算精度高的特点；采用TMS存储模式，降低了对外围电路的速度要求．该设计方法可以广泛应用于高速数字信号处理领域．     

用FPGA实现FFT的一种方法

文章提出了一种用FPGA实现FFT的方法,该方法与传统的FFT实现方法相比,既可以提高整个FFT处理的速度,又可以节约很多FPGA资源。     

基于FPGA架构的可变点FFT处理器设计与实现

通过对传统的基-4快速Fourier变换(FFT)算法进行优化, 降低基 4算法的复杂度, 使其具有基-2算法的蝶形结构. 采用优化后的基-4/2混合基算法及流水线基-2²单路延时反馈(R2²SDF)结构设计可变点FFT处理器, 并对输出结果进行功能和信号仿真验证. 结果表明, 该处理器的有效性和执行效率均表现良好.     

基-4FFT处理器的优化设计与应用

快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)因其高效而广泛应用于信号处理系统。文章通过分析按时间抽取的基-4FFT算法,针对1 024点设计了一款5级流水线型FFT处理器。在处理器结构中每级内采用蝶形运算单元的分时复用方法降低了硬件资源消耗;在5级连接结构设计中采用流水线技术提高算法处理速度。该处理器采用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)进行验证,结果表明,在50 MHz的条件下,11.9μs即可完成1 024点运算,通过光电容积脉搏波检测应用验证了其正确性。     

高速浮点FFT处理器的FPGA实现

介绍了一种基于FPGA的1024点自定义24位浮点FFT处理器的设计。采用改进的蝶形运算单元,减小了系统的硬件消耗,改善了系统的性能。采用流水的方式提高了系统的处理速度,使计算与存储器读/写等操作协调一致;浮点算法使得系统具有较高的处理精度。该设计方法可以广泛应用于高速数字信号处理领域。     

基于FPGA的块浮点FFT的实现

在分析基-2 FFT算法的基础上,提出一种用FPGA实现FFT的方法.用块浮点机制,动态扩大数据范围,在速度和精度间得到折衷;模块化设计,易于实现更多点数的FFT运算.采用Verilog语言编程实现,在Quartus II和Modelsim平台下进行逻辑综合和时序仿真,时序分析结果与Matlab计算结果相比较验证了程序的正确性.     

基于OFDM技术FFT的FPGA研究

本文对快速傅立叶变换,基本运算单元,蝶形运算的位数,8k点FFT实现,FFT模块实现IFFT等几方面阐述了基于OFDM技术的FFT的设计思路,给出了FFT实现的总体框架,并对存储器的控制,运算模块,FFT的地址,旋转因子,数据的锁存进行了硬件的设计,通过Matlab工具箱中的FFT函数进行了仿真.     

现代雷达中的高速FFT设计

针对FFT专用处理器无法满足现代雷达高速实时信号处理的要求,提出了四种高速FFT的设计方案。方案在分析比较各种FFT算法的基础上,兼顾速度、资源和复杂度三个方面,选用基4算法,利用CORDIC算法产生旋转因子,点数和字长均可灵活配置,工程可实现性强。设计方案的性能分析和硬件实现验证了设计方案的有效性,适应现代雷达的不同处理要求。     

并行数据FFT/IFFT处理器的设计

针对采用快速傅里叶变换(FFT)技术的多种应用场合,在分析基-2及基-4按时域抽取Cooley-Turkey算法特点的基础上,提出一种高性能FFT/IFFT处理器的硬件设计架构.通过改进基-4蝶形单元,可进行形如2的幂次方点数的FFT/IFFT运算.该结构能够并行地从4个存储器中读取蝶形运算所需操作数.仿真结果表明,该结构可以运用于对面积和速度要求较高的应用场合.     

FPGA实现流水线结构的FFT处理器

针对高速实时信号处理的要求,介绍了用现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现的一种流水线结构的FFT处理器方案.该FFT处理器能够对信号进行实时频谱分析,最高工作频率达到75 MHz.通过对采样数据进行加窗处理来减少了频谱泄漏产生的误差.为了提高FFT工作频率和节省FPGA资源,采用了由1 024点复数FFT计算2048点实数FFT的算法.此外还介绍了一种计算复数模值的近似算法.     

专用FFT实时信号处理器的硬件实现研究

在选择并具体分析 FFT基 4—DIT算法流程结构基础上 ,利用现场可编程门阵列( FPGA)设计开发了实时 FFT信号处理器。全部设计方案采用 VHDL描述 ,并在 Xilinx公司的大规模可编程逻辑器件 XC40 85 VL上实现。运行速度达到实时要求。     

全流水FFT处理器的VLSI设计与实现

提出了一种适用于OFDM系统的快速全流水FFT处理器结构.考虑时域抽取(DIT)和频域抽取(DIF)算法的有限字长效应,采用DIF算法.首先对FFT碟形变换的复乘法进行简化,然后提出相应的流水线碟形处理单元(BPE),最后采用0.13μm1.08 V CMOS工艺实现了64点基2 DIF FFT处理器.综合结果显示,该处理器能够工作在200 MHz,面积和功耗分别为2.9 mm2和15 mW.提出的全流水FFT处理器能够广泛应用于WALN、DVB-T、ADSL以及其它基于OFDM的多载波系统.     

超高速FFT处理器的研究

提出了在现场可编程门阵列(FPGA)上实现512点基-8快速傅里叶变换(FFT)算法的设计方案.方案采用了单芯片超高速的FFT处理器结构,满足了实时信号的处理要求.通过采用基-8算法、流水线结构以及32位的浮点数据,提高了FFT的运算速度并减少了FPGA内部的资源占用.本设计方案在100MHz的时钟下,完成了512点基-8 FFT运算需要,满足了高速数字信号处理的要求.     

快速傅里叶变换(FFT)的ASIC实现及现场可编辑门阵列(FPGA)验证

通过对FFT(fast fourier transformation),即快速傅里叶变换的一般算法的研究对比,确定合理可行的基2方法处理1024点FFT。在ASIC(application specific integrated circuit)专用集成电路上实现FFT硬件模块,并将该模块在FPGA(field programmable gate array)上进行原型验证。采用级联结构设计FFT模块,在尽量减小资源消耗的同时,提高FFT的运算速度。设计采用两组四个深度为256的双口RAM,乒乓结构处理,完成整个运算仅用了1 320个周期。最后用Xilinx公司的Vertex7-XC7VX690T芯片做FPGA原型验证,在时钟频率为50 MHz时,完成1 024点FFT仅用了26.2μs。     

提高FFT运算速度的几项措施

根据DEF运算的线性特性、数字计算机的结构、汇编语言的特点,提出了几项能进一步提高FFT运算速度的措施,可以以定点运算的速度达到了浮点运算的精度.该几项措施已经运用在ZZ-1旋转机械故障分析仪的功率谱运算之中.实践证明,提高FFT运算速度的效果是十分明显的.