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1024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1024点运算,通过光电容积脉搏波检测应用验证了其正确性。

基于CORDIC算法的基4DIT-FFT处理器的设计

随着海洋开发和信息产业的发展,高速、大容量、高可靠性的水声通信系统成为研究热点。论述了一种用于水声通信系统中的基4DIT-FFT处理器的设计。该设计利用CORDIC算法优化蝶形运算单元,将复数乘法转换为硬件易于实现的加、减、移位运算,并通过Matlab对伸缩系数与旋转系数进行预处理,大大加快了运算速度且降低了系统复杂性。在此基础上设计了一种1024点12位的基4DIT-FFT处理器。

基于FPGA的激光测距系统中基4算法的FFT研究

文章提出了利用可编程逻辑器件FPGA通过硬件来实现快速傅立叶变换(FFT)的基4算法,提出了采用两个蝶形运算器同时并行计算,每次蝶形运算按顺序进行的结构,将并行处理与顺序处理相结合,提高并行度和数据吞吐量,每次蝶形运算时间不超过1μs,完成整个256点复数FFT运算大约需要120μs左右,同时又节省资源。该方法在激光矿井提升机位置跟踪系统中应用取得了良好效果。

基-2FFT和基-4FFT GPS信号快速捕获算法研究

捕获是GPS接收机内信号处理的第一步。捕获过程可以粗略地估算出可见卫星信号载波多普勒频移和码相位,并将估算值传送给后续的跟踪程序。捕获的速度直接决定GPS接收机的性能。基于相关运算的信号捕获算法主要分为时域相关法和基于FFT的循环相关法,因此在基-2FFT循环相关法的基础上提出基-4FFT循环相关法,通过接收真实GPS卫星数据并进行MATLAB仿真分析,最终给出时域相关法、基-2FFT和基-4FFT循环相关法对应的捕获结果与仿真时间。结果表明,在捕获结果相同的前提下,基-4FFT循环相关法的运算速度有所提升。

基于ARM7的高效FFT算法在电能质量监测中的应用

探讨了32位ARM处理器的数字信号处理能力,利用ARM7TDMI内核的特点,用汇编语言设计了按时域抽取(D IT)的基4-FFT高效算法,以及讨论了在ARM内核中实现定点运算的方法。实验结果表明,经过充分优化后的基-4FFT程序代码执行效率很高,能够胜任电能质量监测中的谐波分析能力。因此,在电能质量监测系统中采用单核ARM处理器,代替传统的DSP+MCU双核结构,能够有效地降低设备功耗和成本。

一种改进型基-8 FFT算法及其ASIC实现

本文在介绍传统 FFT 原理和流程的基础上,根据具体应用要求,结合基-4算法的长处,对传统基-8 FFT 的结构做了改进,并用 ASIC 实现了一个12位64点复数 FFT 的计算。布线后门级模型的仿真验证了改进后的结构不但计算正确,而且效率有显著的提高。论文最后简单总结了改进后12位64点复数FFT 专用电路目前已经达到的性能指标。

一种高性能1024点fft算法的电路设计

本文针对高速大规模FFT处理器的需求提出了一种基-4按时间抽取的双通道FFT算法的硬件结构,采用4块小容量双端口SRAM代替一块大容量SRAM的设计思路以及多级流水结构。此结构能同时从四个存储器中并行存取蝶形运算的4个操作数和4个中间结果,极大的提高了处理速度。用CORDIC算法代替传统的乘法器,节省了大量的存放旋转因子的ROM表格和乘法器等硬件资源从而节省了电路面积,并设置了通道关断技术,进一步节省了功耗。经硬件验证,在系统时钟为100MHz时,1024点20位复数FFT计算时间平均为10us左右。

快速傅立叶变换(FFT)的另一种推导方法及实现

快速傅立叶变换(FFT)改进了离散傅立叶变换(DFT)的计算过程,因其计算速度更为高效,被广泛运用于数字信号的实时处理中.本文从整数的进制表示形式阐述了基2FFT和基4FFT的原理,给出了相关推导及部分重要结论的证明.最后分别给出了迭代方程式及实现方法.相应的结论也适应于更高维的FFT变换中.

单路频域窄带抗干扰算法及FPGA实现

为了降低频域窄带抗干扰算法实现的资源消耗和应用成本,首先对传统两路的重叠加窗窄带抗干扰算法进行分析,提出了一种单路频域窄带抗干扰算法.该算法增加一个数据存取过程,通过对输入数据的复用,完成了传统两路的抗干扰处理,优化了信号处理流程,减少了算法的计算量.最后对算法进行了在现场可编程门阵列(FPGA)实现,在实现过程中为了不提高对工作时钟的要求,设计了专用数据存取模块的,使其能分开输出奇偶两路数据,并在傅里叶变换(FFT)模块中定制了并行蝶形运算单元.改进的硬件架构不仅能够降低功耗,而且存储资源消耗只相当于传统两路实现方法一半.因此本文提出的算法及其实现方法可以在低配置的FPGA上实现,极大的降低了硬件成本.

定点FFT的DSP向量混洗并行基4算法

基于定点数据的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)算法能在合理的精度范围内降低对硬件的要求,计算速度更快.文章面向高性能向量数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)的硬件特征,构建基4复数FFT算法的高效指令级并行处理模型.该模型充分考虑基4方法下的复数FFT计算过程和蝶形组集合的特征,将SIMD计算、向量混洗、索引DMA等技术与复数FFT的基4变换过程充分融合,有效控制计算过程中存储器和片内缓存之间的数据块搬移需求,提升SIMD计算单元的利用率.在基于自主YHFT-M7002处理器的FT-M7002DSK平台上进行试验研究,验证算法的有效性.试验结果表明:与CCS模拟所得TI的相应TMS320C6678库函数性能相比,所提优化算法的平均加速比达到TI库函数的4.79倍.