2k-8k FFT处理器：ROM面积优化与DIF算法详解

本篇论文主要探讨了针对2k至8k FFT处理器中的ROM（Read-Only Memory）面积优化问题，作者雷艳敏在武汉理工大学信息工程学院进行研究。硬件设计的核心目标是满足实时高速FFT（Fast Fourier Transform）的需求，采用了一种多级串联的同步流水线结构，结合了SRAM（静态随机访问存储器）、SDF（单路径延迟反馈）和DIF（按频率抽取）等技术。 首先，论文指出FFT算法中DIT（时间抽取）和DIF的主要区别在于数据处理顺序的不同，但本文选择了DIF的radix-4算法，因为它相较于radix-2算法能减少大约20%的运算量，这在硬件实现上无疑有利于减小面积和提高效率。对于N点DFT变换的定义，文中给出了详细的数学公式，强调了旋转因子在变换过程中的关键作用。 在具体设计上，作者将2k和8k分解为5/6级radix-4蝶形单元与一级radix2蝶形单元的级联结构，通过优化存储旋转因子的ROM规模，达到了面积效率的最大化。每个模块都用Verilog HDL语言进行描述，确保了设计的精确性和可实现性。为了验证设计的有效性，进行了功能一致性仿真，这是硬件设计的重要步骤，旨在确保设计满足预期的功能和性能要求。 图1展示了当L=1时的radix-4 DIF butterfly结构，而图2则展示了该结构的实际操作流程，包括信号的输入、处理和输出过程。这些图形化的解释有助于理解算法在硬件上的执行细节。 这篇论文深入研究了如何通过优化技术，如并行流水线和特定的存储结构，来降低2k-8k FFT处理器的ROM面积，这对于现代高速实时应用，特别是在通信、信号处理和图像处理等领域具有重要意义。通过这篇研究，可以为其他硬件设计者提供有价值的设计策略和技术参考。