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基于一阶矩的DFT的FPGA实现

作　者: 王文权
导　师: 刘建国
学　校: 华中科技大学
专　业: 控制工程
关键词: DFT FPGA 一阶矩无乘法脉动阵列
分类号: TN911.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 19次
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内容摘要

离散傅里叶变换(DFT)是数字信号处理中最基本、也是最重要的运算,它被广泛应用于多个领域,具有重要的理论和应用价值。本论文根据刘建国教授提出的基于一阶矩的无乘法快速变换思想,使用了一阶矩来实现DFT的新算法,设计出完全没有乘法操作的脉动阵列结构,并在Xilinx FPGA上进行了实现。此设计具有算法统一,结构简单,易于扩展,速度相对快,并且可以满足任意长度DFT的特点。本论文主要根据一阶矩实现DFT数学变换的理论知识,在FPGA上实现了基于一阶矩的DFT,通过对综合实现后结果的分析,为一阶矩实现其他快速变换提供依据。围绕这个目标,利用了硬件描述语言VerilogHDL,常用仿真工具ModelSim,Xilinx的集成设计工具ISE和MATLAB,详细设计出预处理模块、一阶矩脉动阵列模块、控制模块和旋转因子模块,并详细设计了测试平台,对各模块进行了前仿真和时序分析,最后组合出两种DFT脉动阵列结构,实现了无乘法的DFT,通过对仿真综合后的结果进行分析,得出此方法达到设计要求,具有很好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 本论文研究背景及意义  8-9
  1.2 DFT的FPGA实现的国内外研究现状  9-11
  1.3 本论文的研究内容及组织结构  11-13
2 一阶矩实现DFT的理论依据  13-22
  2.1 DFT的理论知识  13-15
  2.2 一阶矩的定义及其应用  15
  2.3 一阶矩计算DFT的推导过程  15-16
  2.4 一阶矩的计算新方法  16-19
  2.5 计算DFT的脉动阵列  19-21
  2.6 本章小结  21-22
3 FPGA相关知识  22-37
  3.1 FPGA技术及设计流程  22-28
  3.2 Virtex-5 系列FPGA性能简介  28-31
  3.3 硬件描述语言Verilog的介绍  31-34
  3.4 仿真工具ModelSim简介与仿真步骤  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4 DFT的FPGA设计及实现  37-51
  4.1 整体方案设计  37
  4.2 模块的详细设计  37-46
  4.3 数据的表示和溢出控制  46-48
  4.4 两种结构的比较和分析  48-50
  4.5 本章小结  50-51
5 系统仿真与测试  51-64
  5.1 系统功能仿真  51-55
  5.2 资源占用情况  55-61
  5.3 时钟分析  61-62
  5.4 整体性能分析  62-63
  5.5 本章小结  63-64
6 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70

基于一阶矩的DFT的FPGA实现

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