FPGA在数字信号处理中的设计与高速实现

FPGA（Field-Programmable Gate Array）在数字信号处理中的应用与研究是一篇硕士学位论文，由湖南大学的杨贵撰写，专业为电路与系统，导师为郑善贤，完成日期为2004年2月25日。该论文深入探讨了FPGA在数字信号处理领域的关键作用，随着微电子技术的进步，FPGA因其灵活性和可编程性，逐渐成为数字信号处理系统中的一种重要选择，尤其是在前端运算中，它正逐步取代ASIC和专用DSP芯片。 论文首先介绍了数字信号处理的基础理论，特别关注了离散傅立叶变换（Discrete Fourier Transform, DFT），特别是快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）算法，强调了其在实际应用中的广泛运用。作者详细阐述了基2FFT算法的工作原理，并对比了按时间抽取FFT算法的特点，突出了FFT在信号处理中的核心地位。 论文还涉及了硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）的讨论，如VHDL，这是FPGA设计的关键工具。作者介绍了一种硬件描述环境MAXPLUS II，用于描述和实现数字集成系统的设计过程。高层次设计方法被深入探讨，包括数字系统设计层次划分，自顶向下设计策略，以及系统级设计和寄存器传输级设计，这些都为FPGA在数字集成系统中的集成提供了框架。 针对数字信号处理系统的结构实现，论文提出了一种基于FPGA实现FFT的创新设计思路，着重设计并优化了蝶形处理单元，其中采用了一种高效的乘法器算法来加速旋转因子的乘法运算，显著提升了处理速度并降低了计算复杂度。这展示了FPGA在处理高速、实时信号时的性能优势。 关键词集中在数字信号处理、FPGA、数字集成系统、VHDL语言和FFT算法上，表明了论文的主要研究内容和焦点。这篇论文不仅深入剖析了FPGA在数字信号处理中的应用，还提供了一种实用的设计方法和工具，对于理解FPGA在现代信息技术中的角色具有重要意义。