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快速傅里叶变换作为时域和频域转换的基本运算在数字信号处理中应用广泛,而该算法由于采用分级实现,并不适于采用定点数来进行计算,尤其在处理高样本数时。所以本文针对FFT算法的位增长率和存储消耗,采用IEEE754单精度浮点数和CORDIC算法来解决这一问题,并在FPGA上设计实现了浮点FFT处理器及相关外围模块。该设计具有不依赖外部存储器的大小,可进行高样本率的傅里叶变换;同时具有处理范围大、处理精度高的特点。
经Quartus II平台综合、布局、布线后,在CYCLONE II系列EP2C35F672C6芯片上该FFT处理器自身可达到88 MHz的运行时钟,即达到88M FLOPS的处理能力,对220个采样点进行FFT运算只需120 ms。最后将该处理器与外围模块集成并下载到EP2C35F672C6芯片上,完成了对1K采样数据的验证,并通过串口实现了与PC机的数据传输功能。
本文设计的浮点FFT处理器,具有处理范围大、处理精度高的特点,同时能够满足高样本率、高比特数的需求,适用于对采样率和处理精度要求较高的应用。