一种高速定点FFT 处理器的设计与实现.docxVIP

第 31 卷第 11 期计算机工程2005 年 6 月Vol.3111Computer EngineeringJune 2005基金项目论文文章编号 1000 3428(2005)11 0052 04文献标识码 A中图分类号 TP 303一种高速定点 ＦＦＴ 处理器的设计与实现　付博1,2李栋1,2谢应科21.中科院研究生院 北京 100080 2.中科院计算所摘要提出了一种高速定点 FFT 处理器的设计方法 此方法在 CORDIC 算法的基础上 通过优化操作数地址映射方法和旋转因子生成方法 每周期完成一个基 4 蝶形运算 具有最大的并行性 同时按照本文提出的因子生成方法 每个周期可生成 3 个旋转因子 且硬件实现简单 无须额外的 ROM 资源整个系统采用 Xilinx 公司的 XCV2P30 仿真 系统频率达到了 130MHz 对于 1k 点 16 位的复数 FFT 需要 9.8 s 16k 点需要 221 s 优于目前绝大多数已有的 FFT 处理器关键词快速傅立叶变换FFT 处理器CORDIC 算法　Design and Implementation of High Speed andFixed-point FFT ProcessorFU Bo1, 2, LI Dong1, 2, XIE Yingke2(1. Graduate School, CAS, Beijing 100080; 2. Computing Technology Institute, CAS)Abstract The paper presents the design method of a high speed and fixed-point FFT processor. By optimizing the memory mapping algorithmand the generation of twiddle factors, the method based on CORDIC algorithm can calculate a radix-4 butterfly in one clock cycle and has themaximal degree of parallelism. This paper also introduces a method of twiddle factor generation, which can simultaneously generate three twiddlesof one radix-4 butterfly. The implementation of the twiddle factor generation in hardware is simple and don’t need extra ROM resources. Theprocessor has been implemented on a Xilinx chip XCV2P30 and obtains the operating clock frequency at 130MHz. The processor can compute acomplex 1024-point FFT with ９．８μs and 16384-point FFT with ２２１μs. The performance of the FFT processor is better than most available FFTprocessors.Key words FFT ; FFT Processor; CORDIC algorithm离散傅立叶变换 DFT 是描述离散信号时域和频域关系的重要数学工具 它在无线通信 图像处理和视频系统等在控制上实现复杂 本文从算法复杂性和硬件实现的难易程度考虑 采用基 4 频域抽取算法 算法概述如下 当 N?? 4r领域得到了广泛的应用 常用的 FFT 模块完成 1 024 点 16时对式(1)可按如下方法作频率抽取位字长的定点 块浮点 浮点运算需要的时间为几十或者上百微秒[1] 不能满足日益增加的实时要求 如何设计出高效X ( k )??N / 4?? 1n?? 0x ( n )W Nn k??N / 2??1n?? N / 4x ( n )WnkN?的 FFT 处理器成为这些系统的关键提高 FFT 处理器性能的常用方法是增加运算的流水级和提高功能部件的并行度[2 3] 随着运算部件的高度并行访问数据的速度成为系统的瓶颈 提高访问数据的并行性成为一个关键问题3 N / 4?? 1 N?? 1nkNn?? N / 2 n?? 3 N / 4令k?? 4m, k?? 4m?? 2, k?? 4m??1及k?? 4m?? 3