[發明專利]一種可配置的FFT架構系統

有效

• 申請號: 202110107450.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112765536B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 劉鳴;李濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種可配置的FFT硬件架構系統，包括：頂層控制模塊，用于產生控制信號；多輸入通道存儲器模塊，用于在控制信號的作用下，將輸入的輸入數據寫入及存儲，并能夠將多輸入通道存儲器模塊存儲的數據進行分配形成存儲器位置數據；蝶形運算模塊，用于在控制信號的作用下，輸入存儲器位置數據，并對存儲器位置數據進行FFT計算的蝶形運算，形成計算數據并作為輸入數據；多輸入通道存儲器模塊還用于將所述計算數據作為輸入數據，形成循環迭代計算；輸出排序模塊，用于在控制信號的作用下，在蝶形運算模塊進行設定次數的蝶形運算后，讀取多輸入通道存儲器模塊存儲的存儲器位置數據，并將其重新排列輸出。

技術領域

本公開涉及數字信號處理技術領域，尤其涉及一種可配置的FFT硬件架構。

背景技術

隨著電子技術和集成電路技術的快速發展，數字信號處理已經廣泛的用于通信、醫療、自動化控制等領域。在當今的數字化的時代，一系列的電子產品給人們的生活帶來了太多的益處，數字信號處理技術也已經深入到了當今生活的方方面面。不過歸根結底，數字信號處理基本上從時域和頻域兩個方面來解決信號的處理問題，而卷積和離散傅里葉變換是其中最主要的運算。同時根據數字信號的相關理論研究，卷積也是可以化為離散傅里葉變換來實現的，其實很多算法，如相關、濾波、譜分析等都是可以轉化為離散傅里葉變換來實現的。所以離散傅里葉變換的快速傅里葉變換(FFT)可以稱之為數字信號處理領域當中的基本技術之一。

FFT算法是離散傅里葉變換的一種簡化算法，該算法以蝶形運算作為基礎，可以極大的減少模型的計算復雜度。FFT點數可以分解為多個因子相乘，如常見的基二、基四、基八，混合基也是一種實現的方式。通常來說蝶形單元的復雜度決定了FFT運算的復雜度，蝶形運算的單元的復雜度越大，控制的難度更大。FFT的硬件實現，通常有兩種方式：第一種是數據流水式，這一種方式沒有任何的數據駐留的緩存，由于級數已經固定，這種實現的方式不能很好用于不同長度的輸入的序列；另外一種方式是數據駐留式的，這一種僅需要一個運算單元，但是在系統當中需要有保留中間運算數據的緩存，通過將數據循環輸入到同一個運算單元來完成FFT的多級運算。數據駐留式通常來說在吞吐率方面落后于數據流水式，但是這一種方式所占用的資源和面積的消耗相對較少，控制邏輯比較復雜。基四和基二的混合基的計算理論上是可以計算2^n(8～+∞)的任意點數的FFT的計算，基四的計算可以減少FFT計算的級數，減少乘加的運算量，而基二的輔助可以實現任意的2^n的點數。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于上述問題，本公開提供了一種可配置的FFT硬件架構，以緩解現有技術中FFT的資源消耗大、硬件結構不靈活等技術問題。

(二)技術方案

本公開提供了一種可配置的FFT硬件架構系統，包括：

頂層控制模塊，用于產生控制信號；

多輸入通道存儲器模塊，用于在所述控制信號的作用下，將輸入的輸入數據寫入及存儲，并能夠將所述多輸入通道存儲器模塊存儲的數據進行分配形成存儲器位置數據；

蝶形運算模塊，用于在所述控制信號的作用下，輸入所述存儲器位置數據，并對所述存儲器位置數據進行FFT計算的蝶形運算，形成計算數據并作為所述輸入數據；

其中，所述多輸入通道存儲器模塊還用于將所述計算數據作為所述輸入數據，形成循環迭代計算；

輸出排序模塊，用于在所述控制信號的作用下，在所述蝶形運算模塊進行設定次數的所述蝶形運算后，讀取所述多輸入通道存儲器模塊存儲的存儲器位置數據，并將其重新排列輸出。

在本公開實施例中，所述頂層控制模塊包括：

輸入數據解析模塊，用于FFT計算任意點數的配置，根據不同的輸入來調整蝶形運算的級數、基二運算的調用次數；

輸出信號控制模塊，能夠產生控制各模塊的控制信號。