基于NIOSⅡ的FFT实现.doc

目 录 摘要…………………………………………………………………………………………1 1 前言数字信号处理简介3 SOPC简介快速傅立叶变换4.1 计算DFT的特点及FFT的预算基本途径时域抽取法基2FFT基本原理 4.3 直接计算DFT与DITFFT算法运算量的比较 5 DIT-FFT的运算规律9 5.1 原位计算 5.2 旋转因子的变化规律 5.3 蝶形运算规律 6 系统设计6.1 QuartusⅡ部分的系统设计6.1.1 QuartusⅡ简介6.1.2 创建一个QuartusⅡ工程创建CPU系统模块6.1.4 建立图形设计文件6.2 NIOSⅡ部分的系统设计6.2.1 NIOSⅡ简介6.2.2 启动NIOSⅡ IDE6.2.3 建立新的软件工程6.2.4 编程思想与程序框图6.2.5 序列的倒序6.2.6 输入程序与编译工程6.2.7 运行与调试程序7 结论致谢参考文献附录 专业名称 电子信息科学与技术专业指导老师 摘　要：在数字信号处理中，FFT占有很重要的位置，其运算速度影响整个系统的性能。传统实现方法速度慢，难以满足信号处理的实时要求。针对这一现状，本文研究了FFT算法的C语言程序设计方法，讨论了基于NIOSⅡ实现FFT处理中的若干问题。仿真结果表明该方案正确可行，可以满足需要处理的应用场合。 ：快速傅立叶变换（FFT）；可编程片上系统（SOPC）；C语言; Electronic information science and technical specialty　OUYANG Xu Instruction Teacher　SHI Wei Abstract: FFT plays an important role in signal processing and its operation time has effect on the performance of the system. The operational speed of traditional implement method is too low to meet the need of signal processing for real-time. So, it is introduced a kind of C language program design for FFT algorithm and some problems are discussed in design when FFT is realized based on NIOSⅡ. The simulation result verified the correctness of program which can be applied to the fields needed. Keywords: FFT; SOPC; C Language; 1 前言 DFT(Discrete Fourier Transformation)是数字信号分析与处理如图形、语音及图像等领域的重要变换工具。DFT是连续傅里叶变换在时域和频域上都离散的形式，将时域信号的采样变换为在离散时间傅里叶变换（DTFT）频域的采样。在形式上，变换两端（时域和频域上）的序列是有限长的，而实际上这两组序列都应当被认为是离散周期信号的主值序列。即使对有限长的离散信号作DFT，也应当将其看作经过周期延拓成为周期信号再作变换。DFT不仅在理论上有重要意义，而且在各种信号的处理中亦起着核心作用。直接计算DFT的计算量与变换区间长度N的平方成正比。当N较大时，因计算量太大，直接用DFT算法进行谱分析和信号的实时处理是不切实际的。直到1965年发现了DFT的一种快速算法以后，情况才发生了根本的变化。快速傅立叶变换(Fast Fourier Transformation，简称FFT)使DFT运算效率提高1～2个数量级。其原因是当N较大时，对DFT进行了基4基2分解运算FFT算法除了必需的数据存储器ram和旋转因子rom外，仍需较复杂的运算和控制电路单元，即使现在,实现长点数的FFT仍然是很困难。本文提出的FFT实现算法是基于SOPC之上的，算法由C语言编程实现，完成对点FFT的计算。 数字信号处理简介 　　数字信号处理以信号系统的一般理论为基础，在理论体系上发展专门适合于离散时间（或者空间）上的信号分析原理和方法，在实践上发展适合于计算机处理的器件和设备，在应用上建立针对不同信号的模型和计算方法。数字信号处理的基础理论是在针对确定信号的讨论发展起来的，但是其应用几乎无一例外地涉及随机信号的分析，从这个意义上说，统计信号处理是数字信号处理的应用表现。因此，数字信号处理的理论体系大体可以归纳为三个层次的结构，这个结构更