基于FPGA的32点FFT算法的设计与实现

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数字信号处理技术在当今社会的快速发展,得益于科学技术的快速前进,并且广泛的应用在各种通信和计算机等领域,其中作为数字信号处理的基础运算的离散傅里叶变换DFT在技术的运用中扮演者关键的角色,考虑到效率问题影响了离散傅里叶变换的应用,有人在二十世纪六十年代提出了快速傅里叶变换,也就是FFT,它有效地解决了前者的运算量庞大的问题,并随着科学技术的进步,它已成为DSP领域的重要技术。FPGA现场可编程门阵列的出现使得数字信号处理的应用变得更加便捷,它基于PAL、GAL以及CPLD等技术的成熟而出现,它具有更灵活的编辑功能、很多的连接单元,非常适合于短周期的原型设计,相较传统的成批量DSP和ASIC来说,更低的成本及更低的功耗使得人们更倾向选择FPGA来作为开发的工具。这是因为FPGA的构成由硬件完成的,所以FPGA的基本构造较为简单,一般情况下能够包括较多的类似运算模块,如此一来在实现同一功能的条件下,FPGA的处理运算速度会比普通的DSP芯片快很多。由于FFT较为固定的运算结构,由FPGA来实现是非常合适的,同时这种实现方式具备了设计要求的高效性和灵活性。因此,本文选择使用赛灵思Altera的芯片来实现32点的FFT时域抽取的顺序处理器,这是一种通用的可以在FPGA上实现32点FFT变换的方法。整个FFT处理器采用了基-2时域抽取的基本算法原理,与此同时将流水线和并行的设计思想融入了FFT处理器的蝶形运算模块的设计当中,同时处理器包含有地址产生模块、时序控制模块以及存储模块等其它模块,这样便组成了设计所要求的基-2FFT处理器。采用第三方的仿真软件Modelsim对FFT模块的前后设计流程进行了仿真Matlab软件计并与算出精确地算法仿真结果,将它与设计的结果进行对比,验证了该设计的准确性。仿真结果表明,设计的FFT处理器在满足一定精度条件下,能够顺利地通过设计的基本指标。
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