基于FPGA的FFT处理系统的研究与应用PDF电子书下载

第1章 FFT算法原理与实现 1

1.1 引言 1

1.2 FFT算法原理 2

1.2.1 DFT算法简介 2

1.2.2 离散傅里叶变换的性质 5

1.2.3 频率域抽样理论 9

1.2.4 DFT的应用举例 11

1.2.5 FFT/IFFT算法原理 18

1.2.6 进一步减少运算量的措施 30

1.2.7 二维FFT/IFFT算法原理 31

1.2.8 二维傅里叶变换的基本性质 32

1.3 FFT硬件实现现状 34

第2章 项目开发环境介绍 36

2.1 软件平台 36

2.1.1 硬件开发工具Quartus II 8.0 36

2.1.2 仿真工具ModelSim 40

2.1.3 集成开发环境Nios II IDE 8.0 45

2.1.4 数值计算与仿真测试工具MATLAB 49

2.2 硬件平台 52

2.2.1 DE2平台简介 52

2.2.2 DE2平台的原理 53

2.2.3 DE2平台的开发环境 57

2.2.4 DE2开发板测试说明 58

第3章 基于FPGA的一维单核FFT处理器的设计与实现 60

3.1 基于CORDIC算法实现FFT处理器 60

3.1.1 CORDIC算法原理 60

3.1.2 FFT处理器的设计与实现 62

3.1.3 系统综合与仿真测试 68

3.2 使用DSP Builder设计FFT处理器 74

3.2.1 DSP Builder简介 74

3.2.2 FFT模型的建立 75

3.2.3 FFT模型的实现 81

3.2.4 系统综合与仿真测试 82

3.3 基于Altera FFT兆核函数的设计与实现 84

3.3.1 FFT兆核函数的设计 84

3.3.2 FFT兆核函数8.0仿真 87

3.4 小结 90

第4章 基于FPGA的一维多核FFT处理器的设计与实现 91

4.1 设计思路与原理 91

4.1.1 设计背景 91

4.1.2 实现途径 92

4.1.3 总体结构设计 94

4.2 详细设计 96

4.2.1 系统工作流程 96

4.2.2 系统时钟分析 107

4.2.3 地址发生器 109

4.2.4 地址流水线 112

4.2.5 辐角发生器 114

4.2.6 RAM存储器 117

4.2.7 数据转换 121

4.2.8 其他 127

4.3 系统综合与仿真测试 128

4.4 小结 130

第5章 一维FFT应用实例——基于FPGA的OFDM系统基带数据传输部分的设计与实现 132

5.1 OFDM技术简介 133

5.1.1 OFDM技术的发展 134

5.1.2 OFDM技术的特点 135

5.2 OFDM系统基本原理 137

5.2.1 OFDM子载波的正交性 137

5.2.2 基于DFT的OFTM系统数学模型 138

5.2.3 OFDM系统的基本模型 139

5.2.4 OFDM系统的相关技术 141

5.3 OFDM系统整体设计 146

5.3.1 扰码模块 146

5.3.2 RS码模块 147

5.3.3 卷积码模块 148

5.3.4 QAM映射模块 148

5.3.5 IFFT/FFT模块 149

5.3.6 加循环前缀模块 151

5.3.7 基带成形滤波器模块 151

5.4 OFDM基带数据传输主要模块的FPGA实现 159

5.4.1 FFT IP核生成与配置 159

5.4.2 信道编解码模块 161

5.4.3 发送端平方根升余弦滚降滤波器的实现 165

5.4.4 交织和解交织模块 166

5.4.5 Viterbi译码的FPGA实现 168

5.4.6 星座映射与解映射 170

5.5 OFDM系统的仿真与验证 172

5.6 小结 173

第6章 基于SOPC的二维FFT处理器的设计与实现 174

6.1 设计思路与原理 174

6.1.1 原理分析 174

6.1.2 SOPC简介 175

6.1.3 Avalon总线ST模式 178

6.2 硬件设计 185

6.2.1 总体结构设计 185

6.2.2 硬件系统的SOPC设计 186

6.3 软件设计与综合测试 192

6.3.1 系统软件设计 192

6.3.2 系统综合与仿真测试 199

6.4 小结 200

第7章 二维FFT应用实例——基于FPGA的盲图像复原 201

7.1 图像复原数学模型 201

7.1.1 图像退化 202

7.1.2 点扩展函数 203

7.1.3 噪声模型 205

7.1.4 图像的主要组成部分 205

7.1.5 图像复原处理算法要解决的主要问题 206

7.2 图像复原方法 207

7.2.1 常见的图像复原方法 207

7.2.2 算法简介 209

7.2.3 图像复原算法的电路实现技术现状 210

7.3 盲图像复原系统整体设计 215

7.3.1 3×3方形窗结构 215

7.3.2 中值滤波器模块 216

7.3.3 幂运算模块 217

7.3.4 二维FFT模块 218

7.4 盲图像复原系统的FPGA实现 218

7.4.1 信号输入／输出系统 218

7.4.2 3×3方形窗模板的实现与仿真 223

7.4.3 中值滤波的实现 223

7.4.4 FPGA例化双口RAM 226

7.5 仿真与验证 229

7.5.1 中值滤波分析 230

7.5.2 盲图像复原处理 231

附录 232

参考文献 237