FFT FPGA实现中的地址映射与速度优化策略

本文主要探讨了Cadence NC Verilog仿真的背景下，FPGA实现快速傅立叶变换(FFT)中的地址映射设计理论。FFT作为一种高效的数据处理工具，在数字信号处理中占据了重要地位，尤其是在通信、语音处理和计算机多媒体等领域的广泛应用，极大地缩短了信号处理的时间。作者陆旦前，以东南大学软件工程专业硕士的身份，针对FFT的FPGA实现提出了创新的设计思路。 在FFT的FPGA设计中，地址映射是一个关键环节，它负责处理蝶形运算器在运行过程中对存储器数据的访问。为了优化性能，设计者必须确保数据能够迅速准确地定位到存储器中，这就需要一种灵活且高效的地址生成策略。传统的FFT设计可能涉及到频繁的旋转因子乘法，这会消耗计算资源和存储空间。本文提出了一种改进的方法，通过减少旋转因子的使用次数和优化存储空间，旨在加速蝶形运算过程。 文章的重点在于提出了一种频率抽取基4 FFT的FPGA设计方案，该方案采用了地址映射技巧，能够在不进行实际运算的情况下预知数据的存储位置，从而减少了寻址延迟。此外，文中还结合了乒乓结构和流水线技术，进一步提高了整体运算速度。作者成功地在一片FPGA芯片内实现了完整的FFT处理器电路，经过模块时序仿真和数据验证，设计达到了50MHz的工作频率，满足了设计要求。 这篇硕士论文不仅深入解析了FFT在FPGA中的应用，还展示了如何通过优化地址映射和算法改进来提升硬件效率，为后续的FFT FPGA设计提供了有价值的参考。同时，它对未来基于FPGA实现FFT技术的发展趋势进行了展望，展示了这一领域的前沿研究动态。关键词包括快速傅立叶变换（FFT）、FPGA、旋转因子以及流水线技术，这些都反映了论文的核心内容和研究重点。