FFT处理器结构分析：级联、并行、阵列与顺序处理

"级联处理-kea128中文参考手册" 本文主要探讨了四种不同的快速傅里叶变换（FFT）处理器结构，适用于FPGA上的64点FFT处理器设计。这四种结构分别是顺序处理、并行处理、阵列处理和级联处理，它们各自具有独特的优缺点。 顺序处理是最简单的FFT处理器结构，它使用单个运算单元按顺序执行各级蝶形运算。虽然这种方法节省硬件资源，但运算速度较慢，因为不是并行计算，且控制逻辑相对复杂。输出数据可以是倒位序或经过重排的自然序列。 并行处理通过多个运算单元同时处理每一级的蝶形运算，显著提高处理速度。这种方法实现简单，但硬件需求较高，适合大规模集成电路实现。例如，对于N=8的FFT，四台运算单元并行计算各级蝶形。 阵列处理则是完全并行的运算方式，所有蝶形运算在同一时刻执行。这使得处理速度快，处理能力达到最大，但硬件成本也最高，因为需要更多的设备。 级联处理介于顺序和并行处理之间，每个FFT级的N/2个蝶形由独立的运算单元处理。这种设计提高了数据流通量，处理器速度比顺序处理快，但硬件需求也相应增加。 针对64点FFT处理器设计，文中提到选择了基于频率抽取的基-4算法，优化了蝶形运算单元，简化了运算复杂度。控制单元、蝶形运算单元和存储单元的设计考虑了基-4FFT运算的特性。使用FPGA实现，通过先进的EDA工具进行设计流程，包括RTL编码、功能仿真、逻辑综合、静态时序分析和自动布局布线。经过ModelSim的仿真，证明了在40MHz外部时钟频率下，64点FFT运算能在2μs内完成，表明FPGA实现的64点FFT处理器具备高速实时信号处理的能力。 关键词：基-4 FFT算法，FPGA，FFT处理器，蝶形运算，64点FFT 广东工业大学硕士学位论文的研究者任炳宇在导师战荫伟的指导下，展示了如何使用FPGA设计出高效的64点FFT处理器，该处理器在保证运算速度的同时，克服了软件实现FFT的不足，为数字信号处理领域的实时应用提供了有力支持。