[发明专利]基于快速傅立叶变换的处理器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能的处理器，具体来说，涉及一种基于快速傅立叶变换的处理器。

背景技术

FFT作为时域和频域转换的基本运算，高性能FFT处理器在雷达处理、观测、跟踪、定时定位处理、高速图像处理、保密无线通讯及数字通信、匹配滤波和实时频谱分析仪等的应用上的要求极为迫切，而实时系统对FFT的运算速度要求更高。

对于FFT而言，许多应用领域都提出了其高速实时运算的要求，目前国际市场专用的FFT处理器可以达到的速度数量级普遍为1024点16位字长定点、块浮点、浮点运算在几十和数百us量级，其中采用TI公司的DSP62X系列达到66us量级处理速度，DSP64x达到36us量级，采用Xilinx公司的DSPCore中的FFT IP核处理同样数据在100M外频时钟下达到40.96us量级。

近些年来的FFT处理器实现方面的主流结构，包括Radix2、Radix4、Radix2/4、以及Radix2²、Radix2³、Radix2⁴等算法，现有FFT处理器硬件实现占用太多逻辑资源和RAM存储器，因为硬件实现的结构基2²算法最简单，故本发明对基2²算法FFT处理器进行优化，解决了现有FFT处理器硬件实现占用太多逻辑资源和RAM存储器的问题。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种高性能的基于快速傅立叶变换的处理器，它采用基2²单路径反馈结构，包括N级流水线单元和倒序单元，数据流先经N级流水线单元处理，再经过倒序单元输出变换后的数据。

每一级所述流水线单元包括两个蝶形运算单元、两个不同深度的指针型FIFO、一个用于存储旋转因子的ROM、一个-j模块单元和一个地址控制单元。

每一所述指针型FIFO包括FIFO存储器、FIFO满信号及写指针生成单元、FIFO读指针生成单元和内部控制器。

所述地址控制单元为两个计数器，计数器作为FIFO的读写指针，通过指针指向读写地址，以控制FIFO中的数据。

所述计数器采用格雷码计数器。

所述格雷码计数器采用双n位格雷码。

本发明的有益效果：本发明的基于快速傅立叶变换的处理器采用基22单路径反馈结构，包括N级流水线单元和倒序单元，数据流先经N级流水线单元处理，再经过倒序单元输出变换后的数据，通过采用指针型FIFO和双格雷码计数器，能够有效解决现有FFT处理器占用太多逻辑资源和RAM存储器的问题。

附图说明

图1为本发明FFT处理器的功能原理框架图；

图2为本发明每一级流水线单元的结构原理图；

图3为本发明的蝶形运算单元的功能原理图；

图4为本发明的指针型FIFO的结构原理图；

图5为本发明的双n位格雷码实现原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述。

本发明的基于快速傅立叶变换的处理器采用基2²单路径反馈(R2²SDF)架构，包括N级流水线单元和倒序单元，数据流先经N级流水线单元处理，再经过倒序单元输出变换后的数据。每一级流水线的单元中包含有两个蝶形运算单元、两个不同深度的指针型FIFO、一个ROM(用于存储旋转因子)、一个-j模块单元和一个地址控制单元，指针型FIFO主要由四部分组成，分别是FIFO存储器(FIFO Memory)、FIFO满信号及写指针生成单元(FIFOwptr&full)、FIFO读指针生成单元(空信号内部产生)以及内部控制器(Controller)四部分组成，地址控制单元采用两个计数器作为FIFO的读写指针，通过指针指向读写地址，以控制FIFO中的数据。计数器采用格雷码计数器，本发明中优先考虑采用双n位格雷码计数器，既可以产生n位格雷码计数器，也可以产生(n-1)位格雷码计数器的计数器，双n位格雷码计数器可以很容易的产生两个相互分离的计数器，同时它通过修改最高两位的数据也可以很容易的实现n位格雷码计数器转换为(n-1)位格雷码计数器。

以1024点的FFT为例，对于1024点R2²SDF架构的FFT处理器而言，数据流输送进FFT处理器共需要经过5级流水线单元处理，得到的数据由于是倒序的，故还需要经过一个倒序单元，最后再输出FFT得到的数据。