大點(diǎn)數(shù)FFT變換對(duì)處理器的運(yùn)算能力和訪存帶寬要求非常高,通常是圖像處理、雷達(dá)信號(hào)處理、衛(wèi)星通信、生物醫(yī)學(xué)等高吞吐、高實(shí)時(shí)性應(yīng)用的瓶頸。FFT運(yùn)算的計(jì)算復(fù)雜度高,數(shù)據(jù)通信量大,因此研究高速、低資源消耗、且便于硬件現(xiàn)實(shí)的FFT加速器實(shí)現(xiàn)技術(shù)的工作變得極有實(shí)際價(jià)值。本文為了適應(yīng)復(fù)雜數(shù)字信號(hào)處理對(duì)不同維度、不同點(diǎn)數(shù)的FFT計(jì)算任務(wù),在研究一維、二維、三維FFT算法的原理和影響FFT硬件加速器性能的各種因素的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種變維度FFT硬件加速器。以Xilinx Virtex6 FPGA為驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)本文設(shè)計(jì)的FFT加速器進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的FFT加速器功能正確且性能達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。本文的主要研究工作如下:1、研究分析了 FFT的多種算法原理及多種硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),通過(guò)比較各個(gè)算法對(duì)應(yīng)的運(yùn)算量及硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度,選擇了針對(duì)不同任務(wù)下不同點(diǎn)數(shù)、不同維度下適合實(shí)現(xiàn)的基-2FFT面劃分并行算法及多路并行處理架構(gòu)。2、本方案采用體-面-線的數(shù)據(jù)組織形式,從面和線2個(gè)層次展開計(jì)算,以面為基本存儲(chǔ)單位,以線為基本計(jì)算單位,提高了 FFT運(yùn)算的并行度,減少了處理器間的數(shù)據(jù)交互。3、通過(guò)乒乓預(yù)讀取的設(shè)計(jì)和無(wú)沖突的地址調(diào)整模塊,提高了整機(jī)的運(yùn)算訪存比。4、本文設(shè)計(jì)的FFT加速器內(nèi)含4個(gè)并行計(jì)算單元,支持IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)下的32位單精度浮點(diǎn)數(shù)32點(diǎn)到64K點(diǎn)一維FFT運(yùn)算,32點(diǎn)到256點(diǎn)的二維和三維FFT運(yùn)算,且具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性,可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)m×n×p序列的FFT運(yùn)算。5、本文的設(shè)計(jì)已在Xilinx Virtex6 FPGA芯片上進(jìn)行原型驗(yàn)證,最高工作頻率184.88MHz,在功能性正確的基礎(chǔ)上同時(shí)達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出的性能要求。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

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1 施隆照;郭冀閩;;基于802.11ac的FFT/IFFT處理器設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2016年03期

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3 張啟英;劉亞剛;張淑艷;朱娟;;基于FPGA的硬件加速器設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用;2013年17期

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6 陳知新;;基于FPGA的蝶形運(yùn)算的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年05期

7 金國(guó)棟;劉向明;陶智;莊緒宗;;基2與混合基快速Fourier變換算法性能比較[J];計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程;2010年03期

8 郭宇;王建華;;基于FPGA的FFT處理器的設(shè)計(jì)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2009年08期

9 劉歡;謝志遠(yuǎn);;分裂基FFT算法的討論與改進(jìn)[J];通信技術(shù);2008年03期

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本文編號(hào)：2074064