Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” кафедра ЕОМ Курсовий проект з курсу: “Методи алгоритми і засоби цифрової обробки сигналів та зображень” Тема: “Розробка алгоритму ШПФ на ПЛІС” Виконав: студент групи _____ ____________ Перевірив: Львів – 2005 Завдання до курсового проекту. Розробити та синтезувати на ПЛІС пристрій для обчислення 16-ти точкового ШПФ за основою 2 та прорідженням за частотою. Сформувати набір тестових послідовностей та засобами пакету Active HDL провести функціональну симуляцію пристрою. Анотація. В даній роботі описується один із алгоритів ШПФ (FFT), а саме 16-ти точкове ШПФ за основою 2 та прорідженням за частотою. Будується граф обчислення ШПФ та на його основі алгоритм описується мовою VHDL. Далі виконуєьтся синтез проекту на ПЛІС (FPGA) та оцінка отриманих результатів. Зміст Вступ ____________________________________5 Аналітичний огляд _________________________6 1.1. Алгоритм ШПФ з основою 2___________________6 1.2. Обчислення повертаючих множників____________7 1.3. Модифікований граф ШПФ____________________9 1.4. Біт інверсний порядок видачі даних____________10 1.5. Проекція графу ШПФ на вертикальну площину__10 Розробка пристрою на VHDL____________________12 2.1. Інтерфейс пристрою__________________________12 2.2. Структурна схема____________________________12 2.3. Формат вхідних та вихідних даних______________12 2.4. Двохточкові ШПФ____________________________14 2.5. Комутаційна мережа__________________________14 2.6. Вибір кількості та об’єму ПЗП__________________15 2.7. Керуючий пристрій___________________________16 Тестування____________________________________ 18 Висновки______________________________________ 34 Література _______________________________________ 35 Вступ При обробці сигналів у багатьох випадках доводиться виміряти спектри. Так, в задачах розпізнавання мови спектральний аналіз, як правило, передує подальшій спеціальній обробці. В системах стиснення смуги мовних сигналів спектральний аналіз є звичайно основною операцією. В гідроакустичних системах для виявлення надводних кораблів і підводних човнів вимагається проводити складний спектральний аналіз. В системах радіолокацій для отримання інформації про швидкість мети також доводиться виміряти спектр. Слід мати на увазі, що поняття «спектральний аналіз» включає велике число різних вимірювань. В широкому значенні його можна визначити як вимірювання, яке дає точні або наближені значення z-перетворення дискретного сигналу для заданих значень z». Створення адекватної теорії спектрального аналізу утруднено тією обставиною, що на практиці всі спектральні вимірювання проводяться на кінцевих тимчасових інтервалах, довжина яких звичайно визначається інтуїтивно або на основі накопиченого досвіду. Наприклад, «спектр» мовного сигналу дуже сильно залежить від часу, змінюючись приблизно із швидкістю зміни параметрів мовного тракту (біля 10раз за секунду). Не дивлячись на це, в багатьох прикладних задачах короткочасний спектр мовного сигналу є однією з найважливіших характеристик. Набір алгоритмів, званих алгоритмами швидкого перетворення Фурьє (ШПФ), включає різноманітні методи зменшення часу обчислення дискретного перетворення Фурьє (ДПФ). Оскільки обчислення ДПФ є основною операцією в більшості задач спектрального аналізу, то використовування ШПФ в деяких що зустрічаються на практиці випадках, дозволяє прискорити обчислення ДПФ в 100 і більш раз в порівнянні з методом прямого обчислення ДПФ, має надзвичайно важливе значення і повинне розглядатися як невід'ємна частина застосування методів цифрової обробки сигналів для спектрального аналізу. Той факт, що одновимірний масив чисел можна виразити через двовимірний масив більш ніж одним способом, пояснює різноманіття алгоритмів ШПФ. Звідси витікає, що математична операція переходу з одновимірного простору в двовимірний є основ...