论文摘要
随着数字电子技术的发展,数字信号处理广泛应用于声纳、雷达、通讯语音处理和图像处理等领域。快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在数字信号处理系统中起着很重要的作用,FFT有效地提高了离散傅立叶变换(Discret Fourier Transform,DFT)的运算效率。处理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和实时处理的性能,而现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件,在处理大规模数据方面,有极大的优势。论文采用了在FPGA中实现FFT算法的方案。数字信号处理板的硬件电路设计是本论文的重要部分之一。在介绍了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基础上,根据实时处理的要求,给出了数字信号处理板的硬件设计方案并对硬件电路的实现进行了分析和说明。依据数字系统的设计方法,分别采用基二按时间抽取FFT算法、基四按时间抽取FFT算法以及FFT兆核函数三种方法利用硬件描述语言(VHSICHardware Description Language,VHDL)实现了1024点的FFT,接着对三种方法进行了评估,得出了FPGA完全能满足处理器的实时处理的要求的结论。然后根据通用串行总线(Universial Serial Bus,USB)协议,利用VHDL语言编写了USB接口芯片ISP1581的固件程序,实现了设备的枚举过程。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题的提出1.2 FFT处理技术的现状1.3 FPGA技术的介绍1.3.1 FPGA技术的发展1.3.2 利用FPGA实现数字信号处理1.4 论文的主要工作第2章 FFT算法基本原理2.1 FFT的基本原理2.2 基二时间抽取FFT算法2.3 基四时间抽取FFT算法2.4 波束形成的基本原理及基本方法2.4.1 波束形成的基本原理2.4.2 波束形成的基本方法2.4.3 DFT波束形成2.5 本章小结第3章 数字信号处理系统硬件设计3.1 系统硬件设计概述3.2 FPGA电路设计3.2.1 Altera FPGA/CPLD的结构3.2.2 FPGA的配置电路设计3.2.3 FPGA供电注意事项3.3 USB接口芯片ISP1581设计3.3.1 USB接口芯片选型3.3.2 ISP1581特性及功能描述3.4 静态存储器的电路设计3.5 LVDS接口电路设计3.5.1 LVDS简介3.5.2 系统之间的信号传输3.6 DSP5509接口设计3.6.1 EMIF接口设计3.6.2 USB接口设计3.7 本章小结第4章 系统软件设计4.1 数字系统设计方法4.2 FPGA/CPLD的设计流程4.3 FFT模块的设计4.3.1 蝶形模块的设计4.3.2 FFT的硬件实现结构4.3.3 FFT兆核函数4.3.4 FFT处理器的性能分析4.4 USB模块的固件在FPGA中的实现4.4.1 USB的固件开发流程4.4.2 USB固件各个模块的实现4.4.3 标准请求处理4.4.4 USB驱动和软件开发4.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢附录
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