可配置浮點(diǎn)FFT的ASIC設(shè)計(jì).pdf

1、FFT變換是數(shù)字信號(hào)處理中應(yīng)用廣泛的處理手段,在圖像語音處理、無線通信和雷達(dá)成像等系統(tǒng)中都有FFT/IFFT處理,以便于在頻域進(jìn)行信號(hào)處理和傳輸。隨著應(yīng)用系統(tǒng)需求的不斷提高和集成電路技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用系統(tǒng)中的FFT/IFFT越來越需要能夠?qū)崿F(xiàn)更大點(diǎn)數(shù)序列和更高精度的計(jì)算。
　　根據(jù)本文設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域是星載雷達(dá)成像系統(tǒng)的特點(diǎn),本文在分析研究傳統(tǒng)的FFT的VLSI實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了一種適合于浮點(diǎn)計(jì)算的可配置R2/22 P PS

2、DF FFT處理算法和電路結(jié)構(gòu),并完成RTL編碼和功能仿真驗(yàn)證、邏輯綜合和分析等。單路徑延遲反饋流水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提高了計(jì)算速度,降低了對(duì)于外部存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)帶寬的限制,有效控制了芯片引腳。最高基4的算法與基8或更高基數(shù)的算法相比復(fù)數(shù)乘法器和乘法次數(shù)最少,減少計(jì)算單元開銷。在R2/22 PSDF流水結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,將每?jī)蒔種數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的點(diǎn)數(shù)共用一個(gè)數(shù)據(jù)入口,每一級(jí)的FIFO存儲(chǔ)器有全深度工作和半深度工作兩種模式,減少了大約一半的復(fù)數(shù)乘法器和旋轉(zhuǎn)因子

3、尋址存儲(chǔ)。
　　本文分析了混合基算法在處理不同點(diǎn)數(shù)時(shí)的各級(jí)旋轉(zhuǎn)因子需求規(guī)律,提出了旋轉(zhuǎn)因子開銷較小的尋址電路硬件。并提出綜合考慮復(fù)數(shù)乘法器和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)因子尋址和存儲(chǔ)面積的新方法,使用混合的復(fù)數(shù)乘法器實(shí)現(xiàn)模式降低資源開銷。
　　另外為了降低外部主控器件的工作負(fù)荷,并結(jié)合SDRAM存儲(chǔ)器連續(xù)地址突發(fā)讀寫的規(guī)律,為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率,本文提出了一種低開銷的基于兩塊 N/2深度單端口存儲(chǔ)器的倒位序數(shù)據(jù)調(diào)度策略,與傳統(tǒng)的使用一塊 N深

4、度雙端口存儲(chǔ)器或兩塊N深度單端口存儲(chǔ)器相比,極大地降低了面積開銷。
　　本芯片可以計(jì)算26 P P～213 P P長(zhǎng)度序列的FFT/IFFT計(jì)算,實(shí)現(xiàn)自然序的數(shù)據(jù)輸入和輸出,數(shù)據(jù)格式有整型和單精度浮點(diǎn)兩種格式可選。針對(duì)空間環(huán)境中的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)于電子系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的影響,本文引入漢明編碼和解碼電路,實(shí)現(xiàn)單比特糾錯(cuò)和兩比特報(bào)錯(cuò)功能,具有同步復(fù)位重啟和流水線暫停功能。長(zhǎng)度N序列FFT/IFFT計(jì)算的數(shù)據(jù)輸出延遲大約為2N個(gè)時(shí)鐘,