可配置浮点fft的asic设计

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1、分类号学号UM200972209学校代码U10487U密级硕士学位论文可配置浮点FFT的ASIC设计学位申请人：高伟学科专业：模式识别与智能系统指导教师：桑红石副教授答辩日期：2012年1月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheASICDesignofReconfigurableFloating-pointFFTProcessorCandidate:GaoWeiMajor:Pattern

2、Recognition&IntelligentSystemSupervisor:AssociateProf.SangHongshiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaJanuary2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法

3、律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权数。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要FFT变换是数字信

4、号处理中应用广泛的处理手段，在图像语音处理、无线通信和雷达成像等系统中都有FFT/IFFT处理，以便于在频域进行信号处理和传输。随着应用系统需求的不断提高和集成电路技术的发展，应用系统中的FFT/IFFT越来越需要能够实现更大点数序列和更高精度的计算。根据本文设计的目标应用领域是星载雷达成像系统的特点，本文在分析研究传统2的FFT的VLSI实现结构的基础上，提出了一种适合于浮点计算的可配置R2/2PPSDFFFT处理算法和电路结构，并完成RTL编码和功能仿真验证、逻辑综合和分析等。单路径延迟反馈流水结构的设计提高了计算速度，降低了

5、对于外部存储器数据带宽的限制，有效控制了芯片引脚。最高基4的算法与基8或更高基数的算法相比复数乘2法器和乘法次数最少，减少计算单元开销。在R2/2PPSDF流水结构的基础上，将每两种数据长度的点数共用一个数据入口，每一级的FIFO存储器有全深度工作和半深度工作两种模式，减少了大约一半的复数乘法器和旋转因子寻址存储。本文分析了混合基算法在处理不同点数时的各级旋转因子需求规律，提出了旋转因子开销较小的寻址电路硬件。并提出综合考虑复数乘法器和对应的旋转因子寻址和存储面积的新方法，使用混合的复数乘法器实现模式降低资源开销。另外为了降低外部

6、主控器件的工作负荷，并结合SDRAM存储器连续地址突发读写的规律，为了提高数据传输效率，本文提出了一种低开销的基于两块N/2深度单端口存储器的倒位序数据调度策略，与传统的使用一块N深度双端口存储器或两块N深度单端口存储器相比，极大地降低了面积开销。613本芯片可以计算2PP~2PP长度序列的FFT/IFFT计算，实现自然序的数据输入和输出，数据格式有整型和单精度浮点两种格式可选。针对空间环境中的单粒子翻转效应对于电子系统稳定性和可靠性的影响，本文引入汉明编码和解码电路，实现单比特纠错和两比特报错功能，具有同步复位重启和流水线暂停功

7、能。长度N序列FFT/IFFT计算的数据输出延迟大约为2N个时钟，连续流水处理时可具有同时1data/cycle的数据输入和输出能力。芯片在SMIC0.18μm工艺和100MHz时钟频率下，综合得到等效逻辑门为1093Kgates，核心功耗为134mW，片内集成160Kbytes2RASP/RFSP和16KbytesROM存储器，总面积14.55mmPP。关键词:FFT变换浮点可配置倒位序VLSII华中科技大学硕士学位论文AbstractFFTisoneofprocessingmethodsthatwidelyusedindigi

8、talsignalprocessing,suchasimage/audioprocessing,wirelesscommunicationandradarimagingsystem,torealizesignalprocessingandtrans