用verilog写一个FFT

时间: 2023-10-24 07:08:38 浏览: 39
FFT(快速傅里叶变换)是一种常见的数字信号处理算法,可以在频域上对信号进行分析和处理。下面是一个基于Verilog的FFT实现示例,实现了8点FFT。 ``` module fft_8 ( input clk, input rst_n, input signed [15:0] in_real[7:0], input signed [15:0] in_imag[7:0], output signed [15:0] out_real[7:0], output signed [15:0] out_imag[7:0] ); reg [15:0] twiddle_real[2:0][1:0][7:0]; reg [15:0] twiddle_imag[2:0][1:0][7:0]; reg [15:0] stage0_real[7:0], stage0_imag[7:0]; reg [15:0] stage1_real[7:0], stage1_imag[7:0]; reg [15:0] stage2_real[7:0], stage2_imag[7:0]; reg [15:0] temp_real[7:0], temp_imag[7:0]; integer i, j, k, p; initial begin // 初始化旋转因子 for (k = 0; k < 3; k = k + 1) begin for (p = 0; p < 2; p = p + 1) begin for (j = 0; j < 8; j = j + 1) begin twiddle_real[k][p][j] = $signed(32767 * cos((2 * $pi * p * j) / (2**k * 8))); twiddle_imag[k][p][j] = $signed(-32767 * sin((2 * $pi * p * j) / (2**k * 8))); end end end end // 第一级蝴蝶运算 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage0_real[i] <= 0; stage0_imag[i] <= 0; end end else begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage0_real[i] <= in_real[i]; stage0_imag[i] <= in_imag[i]; end for (i = 0; i < 8; i = i + 2) begin temp_real[i] = stage0_real[i] + stage0_real[i+1]; temp_imag[i] = stage0_imag[i] + stage0_imag[i+1]; temp_real[i+1] = stage0_real[i] - stage0_real[i+1]; temp_imag[i+1] = stage0_imag[i] - stage0_imag[i+1]; end end end // 第二级蝴蝶运算 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage1_real[i] <= 0; stage1_imag[i] <= 0; end end else begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage1_real[i] <= temp_real[i]; stage1_imag[i] <= temp_imag[i]; end for (i = 0; i < 8; i = i + 4) begin temp_real[i] = stage1_real[i] + stage1_real[i+2]; temp_imag[i] = stage1_imag[i] + stage1_imag[i+2]; temp_real[i+2] = stage1_real[i] - stage1_real[i+2]; temp_imag[i+2] = stage1_imag[i] - stage1_imag[i+2]; temp_real[i+1] = stage1_real[i+1] + stage1_real[i+3]; temp_imag[i+1] = stage1_imag[i+1] + stage1_imag[i+3]; temp_real[i+3] = stage1_real[i+1] - stage1_real[i+3]; temp_imag[i+3] = stage1_imag[i+1] - stage1_imag[i+3]; end end end // 第三级蝴蝶运算 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage2_real[i] <= 0; stage2_imag[i] <= 0; end end else begin for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin stage2_real[i] <= temp_real[i]; stage2_imag[i] <= temp_imag[i]; end for (i = 0; i < 8; i = i + 8) begin temp_real[i] = stage2_real[i] + stage2_real[i+4]; temp_imag[i] = stage2_imag[i] + stage2_imag[i+4]; temp_real[i+4] = stage2_real[i] - stage2_real[i+4]; temp_imag[i+4] = stage2_imag[i] - stage2_imag[i+4]; temp_real[i+1] = stage2_real[i+1] + stage2_real[i+5]; temp_imag[i+1] = stage2_imag[i+1] + stage2_imag[i+5]; temp_real[i+5] = stage2_real[i+1] - stage2_real[i+5]; temp_imag[i+5] = stage2_imag[i+1] - stage2_imag[i+5]; temp_real[i+2] = stage2_real[i+2] + stage2_real[i+6]; temp_imag[i+2] = stage2_imag[i+2] + stage2_imag[i+6]; temp_real[i+6] = stage2_real[i+2] - stage2_real[i+6]; temp_imag[i+6] = stage2_imag[i+2] - stage2_imag[i+6]; temp_real[i+3] = stage2_real[i+3] + stage2_real[i+7]; temp_imag[i+3] = stage2_imag[i+3] + stage2_imag[i+7]; temp_real[i+7] = stage2_real[i+3] - stage2_real[i+7]; temp_imag[i+7] = stage2_imag[i+3] - stage2_imag[i+7]; end end end // 输出结果 assign out_real = temp_real; assign out_imag = temp_imag; endmodule ``` 这个Verilog代码实现了一个基于蝴蝶运算的FFT,其中使用了三级蝴蝶运算来实现8点FFT。输入和输出都是16位有符号整数。该实现使用了旋转因子来计算蝴蝶运算,以提高运算效率。当然,这个FFT实现只是一个简单的示例,实际应用中需要根据实际需求进行优化和修改。

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