基于fpga的高速数据处理技术研究与实现

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1、隶劫大·粤硕士学位论文万方数据基于FPGA的高速数据处理技术研究与实现研究生姓名：肖福剑导师姓名：高空L盅万方数据TheResearchandImplementationofHigh--speedDataProcessingTechnologyBasedonFPGAJIUlXlIlUIll[IllllUIrlllrrIJIIfY2708753AThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXIAOFujianSup

2、ervisedbyProf．GAoLizhongSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch，2014万方数据独创性声明东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

3、表示了谢意。研究生签名：日期：鲨!!：!：!]东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。．＼I研究生虢盥新签名逊臁!!噬12万方数据摘要基于FPGA的高速数据处理技术研究与实现研究生肖福

4、剑导师高礼忠东南大学信息科学与工程学院传统的数字示波器中数据处理一般都由软件完成，运算速度慢，会导致示波器的波形更新率降低。近年来随着可编程逻辑器件的快速发展，具有高度并行处理能力的FPGA器件在速度、灵活性等方面的优势逐渐显示出来，越来越多的数据处理被应用到FPGA中实现。本文作为数字荧光示波器项目的后续研发工作，以FPGA器件为实现平台，研究和实现了FIR数字滤波器、FFT运算器和插值运算器。本文首先简单概述了数字信号处理算法、FPGA器件的工作原理以及典型的FPGA开发流程。接着本文重点研究了FIR数字滤波器、高速FF

5、T运算器和插值运算器在FPGA专台上的实现。基于实现复杂度和芯片资源的限制，本文选择分布式DA算法设计FIR数字滤波器。本文对分布式DA算法的并行和串行这两种结构在占用资源和速度上进行了对比和分析，最后将本文设计的FIR滤波器和MATLAB滤波函数的滤波效果进行比较，验证了本文设计的FIR数字滤波器符合设计需求。考虑到实时性的要求以及FPGA芯片资源的限制，本文选择了级联流水线结构来实现一个基2的1024点FFT运算器。文中从资源利用率和运行时间上对高速FFT运算器的综合报告和实现效果进行了分析，验证了本文设计的高速FFT运

6、算器具有一定的应用价值。基于系统吞吐量的考虑，本文选择了多相滤波器法来实现插值运算器。本文采用并行结构设计实现了Sine插值运算器，内插倍数最大可达40倍。最后根据得到的插值数据计算各个插值倍数下的相对误差值，验证了本文设计的插值运算器具有应用价值，并成功应用到数字荧光示波器中。关键词：数据处理技术、FPGA、数字示波器、FFT、FIR、插值万方数据AbsnactAbstractTheResearchandImplementationofHigh—speedDataProcessingTechnologyBasedonFPG

7、ACandidate：XIAOFujian，Supervisor：Prof．GAOLizhongSchoolofInformationScienceandEngineering，SoutheastUniversityTraditionaldigitaloscilloscopedataprocessingisgenerallyimplementedbysoftware．Softwarecomputingspeedisslow,SOoscilloscopewaveformupdateratehavebeenreduced．Wit

8、htherapiddevelopmentoftheprogrammablelogicdevicesinrecentyears，FPGA，whichhashighlyparallelprocessingability,hasagraduallyobviousadvantageintheasp