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创建时间:06-07

基于FPGA的FFT处理器的研究

目    录
中文摘要…………………………………………………………………………………………1
1   绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1  EDA技术及其发展简介  ………………………………………………………………2
1.2  可编程逻辑器件  ………………………………………………………………………3
1.3  DSP技术及其应用简介…………………………………………………………………4
1.4  两类DSP解决方案的比较………………………………………………………………5
2   FPGA设计简介  ……………………………………………………………………………7
2.1  工具的选择 ……………………………………………………………………………7
2.2  Quartus II设计实现流程…………………………………………………………………9
2.2.1  建立工作库文件夹和编辑设计文件…………………………………………………9
2.2.2  创建工程  …………………………………………………………………………9
2.2.3  编译前设置 ………………………………………………………………………10
2.2.4  全程编译 …………………………………………………………………………11
2.2.5  时序仿真 …………………………………………………………………………12
2.2.6  应用RTL电路图观察器……………………………………………………………13
2.3  FPGA的结构和原理  …………………………………………………………………14
3  FFT的FPGA实现 ………………………………………………………………………15
3.1 引言   ………………………………………………………………………………15
3.2 FFT的基本概念 ………………………………………………………………………15
3.2.1 FFT的推导 ………………………………………………………………………15
3.2.2 算法种类 …………………………………………………………………………17
3.2.3 DIT—FFT算法……………………………………………………………………19
3.2.4 运算量的比较 ……………………………………………………………………23
3.2.5 原位计算和码位倒读………………………………………………………………24
3.3 FFT部分模块的FPGA实现 …………………………………………………………24
3.3.1 单级蝶形运算模块…………………………………………………………………24
3.3.2 蝶形因子的仿真实现………………………………………………………………27
4 结论 ………………………………………………………………………………………28
参考文献 ………………………………………………………………………………………28
英文摘要 ………………………………………………………………………………………29
致谢 ……………………………………………………………………………………………29
附录 ……………………………………………………………………………………………30


1  绪论
众所周知,信号与信号处理是信息科学中近十几年来发展最为迅速的学科之一。而现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)正处于革命性数字信号处理的前沿。全新的FPGA系列正在越来越多地替代专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)和可编程数字信号处理器PDSP(Programmable Digital Signal Processor)用作前端数字信号处理的运算。FPGA具有许多与ASIC相同的特点,如:在规模、重量和功耗等方面都有所降低。而且吞吐量更高、能够更好的防止未授权复制、元器件和开发成本进一步降低,开发时间也大大缩短。还具有在线路中可重复编程的特性。从而可以产生更为经济的设计。正如我们现在已经看到的,随着FPGA在数字信号处理中的大规模应用,正在日渐深入地影响我们的生产和生活,也必将在这一领域引起深刻的变革。
    DFT是信号分析与处理中的一种重要变换。因直接计算DFT的计算量与变换区间长度的平方成正比,当 较大时,计算量太大,所以在FFT出现以前,直接用DFT算法进行谱分析和信号的实时处理是不切实际的。
直到1965年J.W.Cooley和J.W.Tukey对DFT提出了一种快速、通用的算法,称之为快速傅里叶变换(FFT,Fast Fourier Transform),也称为“库利—图基(Cooley-Tukey)算法”。使得DFT得到了广泛的应用,并推动了数字信号处理技术的迅速发展。FFT不是一种新的变换,而仅是DFT的快速算法。他使信号的实时处理和设备的简化得以实现。FFT的应用非常广泛,比如应用在信号的频谱分析、信号的滤波、快速卷积等方面。从此,离散时间系统的研究与应用在许多方面取代了传统的连续时间系统,20世纪70年代初,国外市场就已经开始出售FFT的专用硬件,现在FFT处理机已成为相当普通的计算机外围设备。
本文就是基于以上原因,进行基于FPGA的FFT处理器的研究。先在第一章简单介绍了当前的EDA技术的概况,以及我们需要用到的FPGA技术的概况和用于设计的元器件和工具的DSP系统的
 

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