基于DSP的FFT算法实现.pdf

l 匐 似 基于DSP的FFT算法实现 RealizationofFFT algorithm based onDSP 艾 红，常青青，邓大伟 AlHong，CHIANG Qing．qing，DENG Da．wei (北京信息科技大学 自动化学院，北京 100192) 摘 要：快速傅立叶变换 (FFT)是将信号从时域变换到频域的一种方法，广泛运用于各种信号分析领 域。文中介绍了FFT算法的原理，构建了基于TMS320F2812的硬件平台，阐述了FFT算法的 硬件与软件实现。利用TMS320F2812内部的ADO模块与事件管理器的定时器实现信号的实时 采集，不需要使用专门的A／D]~换芯片。软件上以128点FFT运算为例，在CCS环境下利用C 语言编程实现了FFT算法，程序充分利用蝶式权的周期性及FFT运算中第一级蝶式权值固定 为1的特点，使得运算量与复杂度大大减小。运行结果表明TMS320F2812能够快速高效地完成 FFT运算。 关键词：数字信号处理；快速傅立叶变换；信号采集 中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009—0134(2012)oi(上)一0017-03 Doi：10．3969／J．Issn．1009-0134．2012．01(1-)．07 0 引言 结果进行相应的数据显示和数据存储 。 快速傅立叶变换 (FFT)在雷达、通信、电子 对抗和电力系统等领域有广泛应用，特别是在电力 系统的谐波检测中，FFT几乎是唯一可行的检测方 法。通常提高FFT运算速度有两种途径：改进FFT 算法本身和改进运算工具。现阶段提高FFT算法本 身非常困难，一般方法致力于改进运算工具。数字 信号处理器DSP是一种可编程的高性能处理器 。文 中充分利用TMS320F2812DSP强大的数据处理能 力，实现了FFT运算，并提高了运算速度。 图1系统的硬件整体结构图 1 系统硬件结构 系统设计以TMS320F2812处理器为核心，辅 2 FFT算法原理 以外围电路构成 。DSP负责模拟输入信号数据采集 FFT是离散傅立叶变换 (DFT)的快速运算， 以及FFT算法实现。外围电路包括电源转换电路， 是数字信号处理的基础 。因为有些信号在时域很 时钟电路，复位 电路以及外部RAM等 。系统的硬 难看出特性，使用FFT将其变换到频域，就会很容 件整体结构如图1所示 】。对信号进行FFT变换， 易看出其特性 。DFT算法的基本公式为口】： 首先要对模拟信号采样将其转换为数字信号。输 Ⅳ 一1 ()=∑ ( ，k=O1，…，N-1 入的连续模拟信号经信号调理 电路后输出~IDSP的 n=O ADC模拟输入通道 ，经过ADC数据采集，模数转 式中x(n)表示时域信号，X(k)表示频域信号， 换的结果存放于ADC结果寄存器 中。信号调理 电 为运算蝶式权。 路主要是为了信号的抗混叠滤波以及电路阻抗的 FFT算法是不断地把长序列的DFT分解成几个 匹配 。信号调理 电路对输入信号进行调理处理， 短序列的DFT，并利用 的周期性和对称性减少 包括信号的滤波、跟随输出以及信号的稳定。DSP DFT的运算次数。设序~Jlx(n)的长度为N