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题目:基于FPGA的1024点FFT实现

关键词:DFT(离散傅立叶变换);FFT(快速傅立叶变换);现场可编程门阵列(FPGA);CORDIC

  摘要

DFT(离散傅立叶变换)作为将信号从时域转换到频域的基本运算,在各种数字信号处理中起着核心作用,其快速算法FFT(快速傅立叶变换)在无线通信、语音识别、图像处理和频谱分析等领域有着广泛的应用。如何更快速、更灵活地实现FFT变得越来越重要。快速傅里叶变换(FFT)作为数字信号处理的核心技术之一,已经成为现代信号处理的重要理论之一。现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件。随着它的不断应用和发展,也使电子设计的规模和集成度不断提高。同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。本文主要是在FPGA上实现1024点的FFT算法。依次介绍了Verilog硬件描述语言在FPGA中的应用;FFT(快速傅立叶变换)的算法;怎样采用基4时域抽取方法设计一个具有实用价值的FFT实时硬件处理器。其中使用了改进的CORDIC流水线结构设计了FFT的蝶型运算单元,将硬件不易于实现、运算缓慢的乘法单元转换成硬件易于实现、运算快捷的加法单元。并根据基4算法的寻址特点设计了简单快速的地址发生器。整体采用流水线的工作方式,并将乒乓操作的 RAM、只读 ROM 全部内置在 FPGA 芯片内部,使整个系统的数据交换和处理速度得以提高。整个设计在Xilinx公司的Spartan-II XC2S100 上实现了20MHz数据输入,输出的1024点按时域抽取FFT。