基于SoC的实时成像系统中FFT处理器的设计

发布时间：2020-04-24 17:56

【摘要】： 离散傅立叶变换(DFT)是描述离散信号时域和频域关系的重要数学工具,它在通信系统、图像处理、雷达成像等方面得到了广泛的应用,成为许多系统的核心运算。随着一些新的应用(如实时雷达成像、DVB-T、DAB等系统)和SoC技术(尤其是IP可复用)的出现,对FFT模块的实时性和可复用性有了更高的要求。常用FFT模块完成1024点,16位字长定点、块浮点、浮点运算需要的时间为几十或者上百us,且接口设计不规范。如何设计高效、可复用的FFT模块成为系统设计的关键。本文围绕IP复用思想,提出了一种高速、定点、可配置、自适应溢出控制FFT处理器的设计方法。其主要内容包括:1.一种新的基4+2混合基地址生成器的设计方法。采用这种方法可在一个周期里生成混合基蝶形运算单元所需要四个操作数的地址,提高了FFT处理器的数据吞吐能力,避免了多级流水线FFT带来的硬件开销。2.可配置和自适应溢出控制的体系结构。满足了在同一运算流程中,包含不同长度FFT运算的需求。同时自适应的溢出控制,可在不中断运算流水的情况下,根据蝶形运算结果,动态完成定点FFT的溢出处理,提高了处理器的效率。3.可复用的IP结构设计。IP复用是SoC技术的重点,将FFT处理器结构划分为接口逻辑和核心逻辑两部分,将方便FFT处理器作为IP核的移植和复用。本文设计的FFT处理器,采用Xilinx公司的XCV2P30进行仿真,系统频率达到了130MHz,完成16位1K点复数FFT需要9.8微秒,16K点需要221微秒。由此构成的FFT处理器阵列,在基于SoC的合成孔径雷达实时成像系统中得到了应用。
【图文】：

信号定义,总线结构

先介绍了各种常用片内总线，并对它们的特点进议术的发展，以功能设计为基础的传统 IC 设计流程整合为基础的 SoC 设计全新流程。为了能在最短进行的有效互连和集成，就需要一种标准的互技术。标准片上总线结构的使用，减轻了系统部用性和可移植性，加快了产品开发和市场化的速标准技术的发展，目前业界已形成三种最有影响one，ARM 公司的 AMBA 和 IBM 公司的 CoreC性进行简单的分析和比较。线协议协议【34】是 Silicore 公司提出的一种片上系统es 维护管理。Wishibone 总线协议，比较简单、灵

总线,系统总线,处理器,片内总线

在这三种类型总线中，AHB/ASB 是并列关系，都是系统总线，用来连接高性能和高吞吐率的 IP 模块，如 CPU、片上存储器和 DMA 控制器等，ASB 和 AHB 协议的区别在于前者的读、写数据采用同一条双向数据总线。APB 是外设总线，用来连接低速的外部设备，如串口，计时器和键盘等。APB 总线通过一个桥连接到系统总线上，AHB/APB桥是 AHB 上的 Slave，也是 APB 上唯一的 Master。AMBA 总线使用需要得到 ARM 的授权，由于提供了完整的解决方案，，得到了众多第三方的支持。在基于 ARM 处理器内核的 SoC 设计中，已经成为广泛支持的互联标准之一。4.1.3 CoreConnect 总线协议CoreConnect【36】【37】【38】总线结构是 IBM 公司的提出的一种高效的片内总线协议族。它主要由三个部分组成，即处理器内部总线 PLB(Processor Local Bus)、片上外围总线 OPB（On-ChipPeripheral Bus）和设备控制总线 DCR（Device Control Register）。图（4.4）【36】是一个典型的通过 CoreConnect 总线互连的系统，它清楚地定义了所有的系统构成部件以及它们是如何连接的。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（计算技术研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TN27;TP332

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