随着数字电子技术的不断发展，数字信号处理技术已经广泛应用于图像处理、通信和多媒体等多个领域。快速傅里叶变换(FFT)作为离散傅里叶变换(DFT)的一种快速算法，它是以DFT为基础的，并且使DFT的运算时间缩短了几个数量级，使得数字信号处理的实现和运用变得更加容易。本文针对FFT算法的结构和特点，设计出一种优化的基于现场可编程门阵列（FPGA）的FFT完整实现方案。该方案采用基-2算法以及单元结构的设计思路，结合蝶形运算流图讨论了几种常用的FFT处理器的实现形式，综合系统性能和资源消耗选取了并行迭代处理方案来实现16点8位复数的FFT处理系统。采用按时间抽选（DIT）的基-2FFT算法原理，在基于Xilinx Spartan-3E系列的FPGA硬件验证平台上，结合自顶向下的分层设计理念完成了FFT算法的整体结构设计，对FFT处理器合理模块化。用硬件描述语言Verilog HDL对各功能模块进行编程，并利用Xilinx ISE和ModelSim工具对其进行了综合验证，得到了相应的RTL级硬件电路。经过ISE综合后，本文在所选芯片上设计实现的FFT处理器，占用FPGA的Slice数为3200，运行频率达到了40.733MHz，完成一次完整的FFT处理需要53个时钟周期，能够满足实时信号处理的速度要求。最后进一步利用Matlab和ModelSim工具联合仿真，并对仿真结果进行了分析和验证。仿真结果表明，设计完成的系统能够在保证运算精度和实现复杂度的同时，切实可行地完成设计的总体要求。