基-4 FFT數(shù)字信號(hào)處理芯片設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)廣泛的應(yīng)用于多媒體、語(yǔ)音、圖像處理、通信等多個(gè)領(lǐng)域。傅立葉變換(DFT)算法是數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)鍵算法之一。當(dāng)N很大的時(shí)候，快速傅立葉變化(FFT)可以極大的減少DFT的運(yùn)算量，因此對(duì)FFT算法及其實(shí)現(xiàn)方法的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。FFT的實(shí)現(xiàn)方法分軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)兩類，高速實(shí)時(shí)FFT的實(shí)現(xiàn)以硬件實(shí)現(xiàn)方法為主，具體又分為ASIC方法、FPGA方法、DSP方法和通用處理機(jī)方法(GPP)等。從

2、處理速度、芯片面積和功耗等幾方面考慮，ASIC方法性能最好，F(xiàn)PGA方法次之。 本文分析比較了基-2和基-4FFT算法的特點(diǎn)，在低功耗、速度和面積各方面做了綜合考慮，選擇基-4FFT作為實(shí)現(xiàn)硬件的算法。以16點(diǎn)FFT處理器的硬件設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，采用了基-4按時(shí)間抽取FFT算法，完成了16點(diǎn)，32bit位長(zhǎng)，定點(diǎn)數(shù)FFT的設(shè)計(jì)。核心部分的碟形處理單元采用32位Booth算法乘法器，并使用三級(jí)流水線及四路并行數(shù)據(jù)處理。 本設(shè)計(jì)

3、中的FFT處理器系統(tǒng)主要包括：FFT碟形處理器、碟形處理器輸入輸出寄存器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM和ROM)、地址產(chǎn)生器、控制器。FFT控制器使用FSM(有限狀態(tài)機(jī))實(shí)現(xiàn)，整個(gè)FFT系統(tǒng)在控制器的作用下協(xié)調(diào)工作的，控制器分別控制系統(tǒng)的運(yùn)算器部分和I/O緩存部分并行進(jìn)行運(yùn)算和數(shù)據(jù)輸入輸出工作。 本文對(duì)FFT系統(tǒng)做了深入的研究，對(duì)系統(tǒng)劃分的各個(gè)模塊使用VerilogHDL進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)，并使用仿真工具M(jìn)odelsim對(duì)各個(gè)模塊的代碼進(jìn)行功能

4、驗(yàn)證，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)整合后的代碼也進(jìn)行了功能驗(yàn)證。結(jié)果表明整個(gè)系統(tǒng)能夠在控制器的控制下，數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)通信操作協(xié)調(diào)一致，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果和MATLAB的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了比較，精度符合要求。系統(tǒng)功能驗(yàn)證正確后，對(duì)其中的關(guān)鍵運(yùn)算模塊采用Synopsys DC進(jìn)行邏輯綜合。 論文的主要T作集中在FFT數(shù)字處理芯片的前端設(shè)計(jì)上，整個(gè)設(shè)計(jì)在低功耗、速度和面積各方面做了綜合考慮，代碼具有良好的可綜合性。論文為今后擴(kuò)展大點(diǎn)數(shù)、低功耗、高性能FFT處理