[发明专利]低资源调用的8192点基2 DIT ASIC设计方法

说明书

本发明涉及一种低资源调用的8192点基2 DIT ASIC设计方法。（1）计算主体模块：基于基2 DIT思想，利用状态机作为主体，实现对DIT蝶形图的描述，且在状态机内部采用阻塞赋值的方式，DIT蝶形图的每一级均由两组寄存器组成，在用状态机实现时，利用两组寄存器组之间的数据更新来回根据权重值变换，每组寄存器组中都有实部与虚部组成；（2）三角函数生成模块：用于生成三角函数，以便于计算主体模块进行快速傅里叶变换、欧拉变换后的三角函数调用。本发明通过蝶形图中每级主寄存器组之间的重复调用，降低计算复杂度，提高精确度，使得每级时域抽选过程中层层误差迭加的积累值大为降低，更快地实现快速傅里叶变换时域抽选过程，达到实现低资源调用。

技术领域

本发明涉及一种低资源调用的8192点基2 DIT ASIC设计方法。

背景技术

在当今DSP技术运用越来越频繁的时代，快速傅里叶变换算法设计的重要性也开始受到关注，快速傅里叶变换的好坏往往是决定处理器性能的一个重要因素，并且随着算法运用的开发，快速傅里叶变换在图像与视频等方面的处理效果也备受青睐，不仅仅存在于日常的生活运用中。快速傅里叶变换的产生过程决定了其在军工方面卓越的应用地位，在卫星信号的处理，音频信号方面的滤波，雷达信号接收的去噪声等等国防建设中也起到了至关重要的地位。因此对于如何更稳定地实现关于快速傅里叶变换算法的硬件电路设计的同时，也对电路的资源调用程度与速度快慢提出了更高的要求。

现有DIT设计的方案多样，但是考虑到计算过程中的寄存器的可持续复用以便减少资源的调用，以及设计过程中整个系统结构更为简单化以便分析计算各级权重的计算调用，利用蝶形图计算的结构显然是最好的选择。经过调研，在之前的绝大多数FFT设计的过程中，针对小计算点的设计大部分采用的是片外存储权重值随时待调用的状态。而大计算点的设计又往往采用的以e为底数的指数函数的计算，由于以e为底的指数函数的分布过程对于幅角的精度要求太高，在幅角接近于0时数值变换收敛于1，在幅角相对较大时，得出的计算结果又往往变化太大，在数字电路的设计上难以达到以极低资源得出计算结果的效果，而且这样做的效果使得本身设计计算后的计算数值精度不高，以及消耗大量的计算单元，当精度要求越来越高时，消耗的资源就达到一个相当可观的地步。因此在这里本设计采用软件设计的思路，提取上述两种设计方法的优点，将DIT设计中的权重计算经过欧拉公式的变换，转换成三角函数的形式，分别得出关于实部与虚部的计算结果，结合这两个计算结果相乘得出复数计算的结果。而对于三角函数的设计，在考虑了用CORDIC设计方法以及泰勒展开之后的三角函数计算结果后，本设计就三角函数调用时，内部角度在同一时间段内是一致的，考虑到三角函数本身的对称性以及角度的变化范围在0到180之间，本设计采用的是优化过后的查表法，做出关于SIN函数90度之间的变化结果，然后利用正弦函数在0到180之间的对称关系，正弦函数以及余弦函数之间的对应关系，经过简单转换过后直接得出调用的数值，计算过程相对简单方便。

通过基2的特性，相比于基4以及基8的设计思想，基2设计本身对于计算点的限制小，通过蝶形图可以达到反复调用寄存器组的目的，达到尽量以极低的资源消耗得到告诉的8192点DIT设计的结果。经过调研，现今的大部分关于FFT大计算点的设计基本上是立足于多核处理器或者高性能处理器设计的，以流水的形式进行运算，这就导致计算过程中调用大量运算单元与存储器，多出了功耗的开销。因此，本设计在保证运行速度与精度的情况下，优化算法结构，以状态机的方式实现低资源调用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低资源调用的8192点基2 DIT ASIC设计方法，通过蝶形图中每级主寄存器组之间的重复调用，降低计算复杂度，提高精确度，使得每级时域抽选过程中层层误差迭加的积累值大为降低，更快地实现快速傅里叶变换时域抽选过程，优化设计流程，达到实现低资源调用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种低资源调用的8192点基2 DIT ASIC设计方法，包括以下两部分模块的设计：

（1）用于DIT设计计算处理的计算主体模块：