资料介绍
现代数字信号处理对实时性提出了很高的要求,当最快的数字信号处理器(DSP)仍无法达到速度要求时,唯一的选择是增加处理器的数目,或采用客户定制的门阵列产品。随着可编程逻辑器件技术的发展,具有强大并行处理能力的现场可编程门阵列(FPGA)在成本、性能、体积等方面都显示出了优势。本文以此为背景,研究了基于FPGA的快速傅立叶变换、数字滤波、相关运算等数字信号处理算法的高效实现。
首先,针对图像声纳实时性的要求和FPGA片内资源的限制,设计了级联和并行递归两种结构的FFT处理器。文中详细讨论了利用流水线技术和并行处理技术提高FFT处理器运算速度的方法,并针对蝶形运算的特点提出了一些优化和改进措施。
其次,分析了具有相同结构的数字滤波和相关运算的特点,采用了有乘法器和无乘法器两种结构实现乘累加(MAC)运算。无乘法器结构采用分布式算法(DA),将乘法运算转化为FPGA易于实现的查表和移位累加操作,显著提高了运算效率。此外,还对相关运算的时域多MAC方法及频域FFT方法进行了研究。
最后,完成了图像声纳预处理模块。在一片EP2S60上实现了对160路信号的接收、滤波、正交变换以及发送等处理。实验表明,本论文所有算法均达到了设计要求。
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