【摘要】： 離散傅立葉變換(DFT)是描述離散信號(hào)時(shí)域和頻域關(guān)系的重要數(shù)學(xué)工具,它在通信系統(tǒng)、圖像處理、雷達(dá)成像等方面得到了廣泛的應(yīng)用,成為許多系統(tǒng)的核心運(yùn)算。隨著一些新的應(yīng)用(如實(shí)時(shí)雷達(dá)成像、DVB-T、DAB等系統(tǒng))和SoC技術(shù)(尤其是IP可復(fù)用)的出現(xiàn),對(duì)FFT模塊的實(shí)時(shí)性和可復(fù)用性有了更高的要求。常用FFT模塊完成1024點(diǎn),16位字長(zhǎng)定點(diǎn)、塊浮點(diǎn)、浮點(diǎn)運(yùn)算需要的時(shí)間為幾十或者上百us,且接口設(shè)計(jì)不規(guī)范。如何設(shè)計(jì)高效、可復(fù)用的FFT模塊成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 本文圍繞IP復(fù)用思想,提出了一種高速、定點(diǎn)、可配置、自適應(yīng)溢出控制FFT處理器的設(shè)計(jì)方法。其主要內(nèi)容包括:1.一種新的基4+2混合基地址生成器的設(shè)計(jì)方法。采用這種方法可在一個(gè)周期里生成混合基蝶形運(yùn)算單元所需要四個(gè)操作數(shù)的地址,提高了FFT處理器的數(shù)據(jù)吞吐能力,避免了多級(jí)流水線FFT帶來(lái)的硬件開銷。2.可配置和自適應(yīng)溢出控制的體系結(jié)構(gòu)。滿足了在同一運(yùn)算流程中,包含不同長(zhǎng)度FFT運(yùn)算的需求。同時(shí)自適應(yīng)的溢出控制,可在不中斷運(yùn)算流水的情況下,根據(jù)蝶形運(yùn)算結(jié)果,動(dòng)態(tài)完成定點(diǎn)FFT的溢出處理,提高了處理器的效率。3.可復(fù)用的IP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。IP復(fù)用是SoC技術(shù)的重點(diǎn),將FFT處理器結(jié)構(gòu)劃分為接口邏輯和核心邏輯兩部分,將方便FFT處理器作為IP核的移植和復(fù)用。 本文設(shè)計(jì)的FFT處理器,采用Xilinx公司的XCV2P30進(jìn)行仿真,系統(tǒng)頻率達(dá)到了130MHz,完成16位1K點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT需要9.8微秒,16K點(diǎn)需要221微秒。由此構(gòu)成的FFT處理器陣列,在基于SoC的合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。
【圖文】：

先介紹了各種常用片內(nèi)總線，并對(duì)它們的特點(diǎn)進(jìn)議術(shù)的發(fā)展，以功能設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng) IC 設(shè)計(jì)流程整合為基礎(chǔ)的 SoC 設(shè)計(jì)全新流程。為了能在最短進(jìn)行的有效互連和集成，就需要一種標(biāo)準(zhǔn)的互技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)片上總線結(jié)構(gòu)的使用，減輕了系統(tǒng)部用性和可移植性，加快了產(chǎn)品開發(fā)和市場(chǎng)化的速標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展，目前業(yè)界已形成三種最有影響one，ARM 公司的 AMBA 和 IBM 公司的 CoreC性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和比較。線協(xié)議協(xié)議【34】是 Silicore 公司提出的一種片上系統(tǒng)es 維護(hù)管理。Wishibone 總線協(xié)議，比較簡(jiǎn)單、靈

在這三種類型總線中，AHB/ASB 是并列關(guān)系，都是系統(tǒng)總線，用來(lái)連接高性能和高吞吐率的 IP 模塊，如 CPU、片上存儲(chǔ)器和 DMA 控制器等，ASB 和 AHB 協(xié)議的區(qū)別在于前者的讀、寫數(shù)據(jù)采用同一條雙向數(shù)據(jù)總線。APB 是外設(shè)總線，用來(lái)連接低速的外部設(shè)備，如串口，計(jì)時(shí)器和鍵盤等。APB 總線通過(guò)一個(gè)橋連接到系統(tǒng)總線上，AHB/APB橋是 AHB 上的 Slave，也是 APB 上唯一的 Master。AMBA 總線使用需要得到 ARM 的授權(quán)，由于提供了完整的解決方案，，得到了眾多第三方的支持。在基于 ARM 處理器內(nèi)核的 SoC 設(shè)計(jì)中，已經(jīng)成為廣泛支持的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)之一。4.1.3 CoreConnect 總線協(xié)議CoreConnect【36】【37】【38】總線結(jié)構(gòu)是 IBM 公司的提出的一種高效的片內(nèi)總線協(xié)議族。它主要由三個(gè)部分組成，即處理器內(nèi)部總線 PLB(Processor Local Bus)、片上外圍總線 OPB（On-ChipPeripheral Bus）和設(shè)備控制總線 DCR（Device Control Register）。圖（4.4）【36】是一個(gè)典型的通過(guò) CoreConnect 總線互連的系統(tǒng)，它清楚地定義了所有的系統(tǒng)構(gòu)成部件以及它們是如何連接的。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TN27;TP332

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本文編號(hào)：2639220