基于ModelSim的FFT算法的设计学士学位论文

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1、理工大学学士学位论文基于ModelSim的FFT算法的设计学士学位论文II理工大学学士学位论文摘要快速傅立叶变换(FFT)作为时域和频域转换的基本运算，是数字谱分析的必要前提。传统的FFT使用软件或DSP实现，高速处理时实时性较难满足，因此专用集成电路(ASIC)和可编程逻辑器件(以现场可编程门阵列FPGA为代表)应运而生。速度上ASIC更占优势，但是随着点数的增加，芯片面积将迅速扩大，也就意味着成本的提高。而FPGA内部含有硬件乘法器，大量的存储单元和可编程I/O，十分适合于FFT处理器的实现，而且相对ASIC，成本低廉，可以反复编程，便

2、于调试，也更具市场竞争力。本文应用Verilog语言完成32点基-2复数的FFT处理系统设计，包括蝶形运算单元设计、存储单元设计、块浮点单元设计、地址产生单元设计、功能切换单元设计以及时序控制单元的设计工作。以选取的FPGA器件库为基础，使用modelsim软件进行仿真，并对结果进行分析。关键词：快速傅立叶变换；Verilog；单元设计；modelsim仿真II理工大学学士学位论文AbstractFastFourierTransformisanecessarypreconditionofdigitalspectralanalysisasth

3、ebasiccomputingbetweenthetimedomainandfrequencydomain.ThetraditionalFFTusessoftwareorDSPtorealize,whichisdifficulttomeetreal-timeinhighspeedprocessing.Applicationspecificintegratedcircuit(ASIC)andprogrammablelogicdevice(representedbyfieldprogrammablegatearray,FPGA)arisesat

4、thehistoricmoment.ASIChastheadvantageinthespeed,butthechipareawillexpandrapidlywiththeprocessingpointsincreasing,whichmeanstheimprovementofcosts.WhileFPGAcontainshardwaremultipliers,massivememorycellsandprogrammableI/O,soitisverysuitableforimplementationofFFTprocessor.Ther

5、efore,FPGAislow-cost,easytodebugandcanberepeatedlyprogrammed.Ithasmoremarketcompetitiveness.UseVeriloglanguagecompleted32points2complexFFTprocessingsystemdesign,Includingbutterflycomputingunitdesign,storageunitdesign,blockfloating-pointunitdesign,theaddressgenerationunitde

6、sign,thefunctionswitchunitdesignandtimingcontrolunitdesignwork.OnthebasisoftheselectedlibraryastheFPGAdevice,usethemodelsimsimulationsoftware,andanalyzetheresults.KeyWords:FFT;Verilog;Unitdesign;modelsimsimulation59理工大学学士学位论文目录1绪论11.1课题的背景及意义11.2FFT的国内外发展研究现状21.2.1通用数字信号处理

7、芯片21.2.2专用集成电路芯片ASIC31.2.3可编程逻辑器件31.3篇章结构52离散福利叶变换的快速算法的基本理论62.1基-2FFT算法62.2定点数的相关概念152.2.1定点数的定义152.2.2定点数加减法的溢出及检测方法152.3定点数的定标162.4有限字长效应162.5块浮点数173FFT的算法设计183.1FFT处理器的实现框图183.2蝶形运算单元的设计183.3流水线结构253.4存储单元的设计263.4.1FFT数据存取规律分析263.4.2双口RAM及其地址发生器的设计273.4.3ROM及其地址发生器的设计3

8、03.5浮点单元的设计333.6时序控制单元的设计384基于verilog语言的FFT的设计与仿真404.1ModelSim介绍404.2ModelSim仿真404.2.1建立工