[发明专利]一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法及系统

说明书

本发明为克服应用于FPGA上实现的FFT算法存在资源消耗大的缺陷，提出一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法及系统，其中包括以下步骤：根据预设的目标功能构建快速傅里叶算法模型，所述快速傅里叶算法模型包括旋转因子；对所述快速傅里叶算法模型中的旋转因子进行优化设计；采用高层次综合工具将所述快速傅里叶算法模型转换为基于硬件描述语言的快速傅里叶算法模型，并烧录至FPGA芯片中进行仿真；对FPGA芯片资源消耗量进行判别，当资源消耗量小于预设的阈值时，则完成快速傅里叶算法优化。本发明通过对快速傅里叶算法模型中的旋转因子进行优化设计，再烧录至FPGA芯片上，能够有效减少在FPGA上的资源消耗。

技术领域

本发明涉及数字数据处理领域，更具体地，涉及一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法及系统。

背景技术

快速傅立叶变换(fast Fourier transform，FFT)是一种离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)的高效算法，且傅里叶变换是时域-频域变换分析中最基本的方法之一。在数字处理领域应用中，离散傅里叶变换是许多数字信号处理方法的基础。FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，属于一种可编程器件。目前主要以低层次的硬件描述语言(Verilog或VHDL)进行电路设计后烧录至FPGA上进行测试，实现产品的快速成型。

目前应用于FPGA上实现的FFT算法，主要采用传统的基于寄存器传输级(RTL)代码进行FFT算法的设计，难度较大，尤其是其中涉及到大量浮点运算，导致FPGA资源消耗大。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的应用于FPGA上实现的FFT算法存在资源消耗大的缺陷，提供一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法，以及一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法，包括以下步骤：

S1、根据预设的目标功能构建快速傅里叶算法模型，所述快速傅里叶算法模型包括旋转因子；

S2、对所述快速傅里叶算法模型中的旋转因子进行优化设计；

S3、采用高层次综合工具将所述快速傅里叶算法模型转换为基于硬件描述语言的快速傅里叶算法模型，并烧录至FPGA芯片中进行仿真；

S4、对FPGA芯片资源消耗量进行判别：当资源消耗量大于或等于预设的阈值时，跳转执行S2步骤；当资源消耗量小于预设的阈值时，则完成快速傅里叶算法优化。

作为优选方案，所述旋转因子以欧拉公式形式设置在所述快速傅里叶算法模型中，其表达公式如下：

式中，N表示快速傅里叶算法模型设置的采样点的数量。

作为优选方案，所述S2步骤中，对所述快速傅里叶算法模型中的旋转因子进行优化设计的步骤包括：对所述旋转因子中的余弦值项和正弦值项进行预计算。

作为优选方案，所述S2步骤中，还包括以下步骤：构建算法分析模型，将经过优化设计的快速傅里叶算法模型输入所述算法检测模型中进行可行性分析，当输出分析结果为可行时，则执行所述S3步骤，否则跳转执行S1步骤。

作为优选方案，所述S4步骤中，所述资源消耗量包括查找表消耗量、触发器消耗量、数字信号处理量和随机存储器消耗量。

进一步的，本发明还提出了一种基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化系统，应用于上述任一技术方案提出的基于高层次综合工具的快速傅里叶算法优化方法。其中包括：

算法模型构建模块，用于根据预设的目标功能构建快速傅里叶算法模型；