2048点FFT在定点DSP上的实现

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1、2048点FFT在定点DSP上的实现摘要：针对线阵CCD输出数据的处理需要，介绍了2048点Frr在TMS320C240x定点DSP上的实现。FPT算法程序采J”汇编语言鳊写．可通过C语言函数调用，因此具有实现简单、高效的特点，且扩展性和兼容性强，可运行于嵌入式线阵CCD光谱探测系统中。关键词：FFT；DSP；劈分算法；位反转算法中图分类号：TP391文献标识码：A引言傅立叶变换是一种将信号从时域转变为频域表示的变换手段，它在信号的频谱分析以及系统的分析、设计中得到了广泛的应用。在计算机系统中，实际上是以离散傅立叶变换(DfTr)的方式处

2、理数据。由于DFr的运算量比较大．实际应用中常使用DFr的快速算法一快速傅立叶变换(F兀’)。快速傅立叶变换算法有基2算法、基4算法等，还有按时间抽取(DIT)和按频率抽取(DIF)的算法。目前，由于线阵CCD在光谱探测、光学传感等方面的广泛应用，常需要嵌入式芯片(如DSP)对CCD输出的数据进行实时分析处理。用于工业探测的线阵CCD与我们通常认识的面阵CCD有所不同。我们日常生活中出现的面阵CCD少说也有几十万像素，高的可达上千万像素，常用在数码相机等设备上。相比较而言，用于工业探测的线阵CCD像素不高，但在光谱响应范围、几何精度、动态

3、范围有自己独特的优势。比如我们所用的TCD1208CCD就是一款面向光谱探测用的线阵CCD，有2160像元，光谱响应范围4oo纳米一1100纳米，并且动态范围大，灵敏度高，稳定可靠。整个嵌入式线阵CCD光谱探测系的结构框图如图1所示。在DSP上要完成CCD驱动、A／D转换、FFT运算、控制液晶显示等功能，其中FFT运算是重点。考虑到CCD是2160像元，为了方便运用基2算法计算FFT，又不损失太多的像元，我们往在DSP上计算2048点FFT。由于TI公司提供的FFT程序只能计算5l2点FFT，因此，就需要我们编写能够寓脱2048点FFT的

4、程序。以FFT在嵌入式线阵CCD光潜探测系统中的应用为例，重点介绍2048点实数基2DIT-FFT在TMS320LF2407定点DSP中的实现。此程序也可实现1024点复数FFT。由于FMS320C240x系列DSP的硬件内核与汇编指令完全相同，此程序可以直接移植到所有TMS320C240xDSP上。根据此程序，可以方便地扩展至4096点FFT，用于5000像元CCD的数据处理。1程序介绍与实现1.1程序流程FFT的计算量比傅立叶变换的计算量减少了，但是FFT要做到大点数，实时运算，对于普通的单片机来说还是一件比较困难的事。一方面，FFT

5、需要对原始自然序列进行码位倒序排列；另一方面，蝶形运算是复数运算，需要多次查表相乘运算才能实观。DSP控制器就是针对这些需求而设计的专用芯片：具有专为FFT算法而设计的反序间接寻址；可实现增／减l或增／减一个变址量的间接寻址方式，为各种查表运算提供方便：能在一个指令周期完成乘和累加操作，提高了乘法运算的速度。TMS320LF2407定点DSP是一款专为工业控制、电机控制和数字信号处理等用途而设计的DSP，具备单周期乘加指令，具有FFT反序间接寻址功能，最高运行速度为40MIPS。为了充分利用DSP芯片特有的反序间接寻址等功能，FFT算法程

6、序采用汇编语言编写，主程序采用C语言，因此程序具有良好的接口性能和可扩展性能。一般计算N点实数FFT时，简单的把N点实数数据当作N点虚部为0的复数数据来处理，直接计算N点复数FFT。这样不仅浪费了DSP片内资源，还影响了计算的实时性，尤其是点数比较大时，这种影响更加明显。为了提高实数FFT的计算效率，利用FFT计算的特点，把N点实数数据打包成N／2点复数数据，通过计算N／2点复数FFT来获得N点实数FFT，这样可以把FFT的计算速度提高近一倍。实数FFT的计算流程为：1把2048点实数数据打包成为1024点复数数据,并完成复数数据的位反转

7、操作；2计算1024点基2复数FFT：3劈分还原计算，获得2048点实数FFTr结果；4计算幅值的平方，获得频谱的幅度谱。根据实际需要，还可以对数据进行加窗函数处理。1.2具体函数介绍根据上面的程序流程，介绍具体的函数模块。考虑到程序的效率和代码的精简，F丌算法函数全部采用汇编语言编写，但是在各子程序的入口和出口都考虑了与C语言的兼容性，使得各子程序能够直接被C语言调用。1汇编模块fft_brev.asm，此模块的功能是把2048点实数数据打包成为1024点复数数据，并把复数数据进行倒位序排列。在C函数中，通过FFT_brev0来调用。具

8、体声明形式为：voidFFT-brev(int*source,int*done，intsize)，其中指针source指向的数组存放未经倒位序排列的数据。指针done指向的数组存放倒位序排列后