FFT ASC仿真验证平台的分析与搭建开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

asic[1](applicationspecificintergratedcircuits)即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计制造的集成电路。目前比较流行的实现方式是采用cpld(complexprogrammablelogicdevice-复杂可编程逻辑器件)或fpga(field－programmablegatearray-现场可编程逻辑阵列)来进行asic设计。asic具有面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短的特点。它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比，具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

现代asic设计技术发展的一个重要趋势就是直接面向用户的需求。根据电路系统功能和行为的要求，自顶向下逐层完成相应的设计描述、综合与优化、模拟与验证，直到生成器件。现在整机产品正向着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。对硬件进行系统内可配置在硬件设计领域开辟了一个新纪元。所谓系统内可配置是指可编程asic在设计完成并置入用户系统之后，仍然可以改变其内部逻辑和功能，因此就可以像软件一样通过编程来配置系统内硬件，从而引入“软”硬件这一全新概念。采用这种技术，使电子系统的设计和产品性能的改进及扩充变得十分简单，进一步加强了它的灵活性和适应性，为许多复杂的信号处理和信息加工提供了新的思路和方法。而目前我们设计的asic芯片就是一种可配置的芯片，具有强大的灵活性与适应性。

离散傅里叶变换（discretefouriertransform-dft）能将时域信号转化为频域信号，是数字信号处理的最重要的基石之一，也是对信号进行分析和处理时最常用的工具之一。由于dft运算量大，这种方法未能引起关注，直到1965年，库利（t.w.cooley）和图基（j.w.tukey）提出了dft运算的一种快速算法，也就是快速傅立叶变换（fastfouiertransform-fft）的产生，它大大简化了dft的运算量，使得dft快速发展并在广阔的领域里得到了成功的应用。能应用于无线通信、语音识别、频谱分析、雷达处理、遥感遥测、地质勘探、图像处理和无线通讯等多个领域。

2. 研究的基本内容与方案

(1)利用写好的RTL代码测试二维数据时，确保二维数据补零后能够覆盖行数与列数分别为

64×64，64×128，64×256，64×512，64×1024，64×2048，64×4096，64×8192

128×64,128×128，128×256，128×512，128×1024，128×2048，128×4096，128×8192

256×64，256×128，256×256，256×512，256×1024，256×2048，256×4096，256×8192

512×64，512×128，512×256，512×512，512×1024，512×2048，512×4096，512×8192

1024×64，1024×128，1024×256，1024×512，1024×1024，1024×2048，1024×4096，1024×8192

2048×64，2048×128，2048×256，2048×512，2048×1024，2048×2048，2048×4096，2048×8192

4096×64，4096×128，4096×256，4096×512，4096×1024，4096×2048，4096×4096，4096×8192

8192×64，8192×128，8192×256，8192×512，8192×1024，8192×2048，8192×4096，8192×8192

注意：补零后，行数与列数只能为2的整数冪。

(2)测试时，确保下面的每种情况能够覆盖

其中须注意的问题

(a)定点输出结果的左右移动的位数要根据实际定点结果是否存在很多80000H和7ffffH的判断来设置，如果存在的话，需要向右位，也就是输入一个负数（补码表示形式）

(b)移位是针对的定点数据形式。

(c)中心化是针对的二维数据

(3)利用matlab构造一维和二维FFT参考模型，来实现上述各种配置下FFT的功能并给出中间结果和最终结果；

(4)在Matlab中构造自动比对数据程序，统计并分析参考模型与RTL仿真结果的误差，寻找其中的异常数据，找去其中的原因。

(5)分析并定位设计可能存在的错误，与设计人员一同进行进行修改。

这个仿真平台最主要的就是完成matlab部分，其中Matlab测试内容要完成的内容如下

1)利用matlab对同一输入数据进行一维FFT变换，并保留中间结果和最终结果。

2)在一维FFT变换的结果上再进行一维FFT变换，保留最后的结果作为二维变换的结果

3)将matlab生成一维FFT变换结果与Questasim生成的一维变换结果进行对比，在Questasim生成的一维变换结果中找出相差较大的数据来。

4)将matlab生成二维FFT变换结果与Questasim生成的二维变换结果进行对较，在Questasim生成的二维变换结果中找出相差较大的数据来，并保存在新的文件中。

5)将测试生成的随机输入序列与传递给FFT内核的随机输入序列进行比较，大小一样说明是对的。

6) 将Questasim生成的一维变换结果与Questasim的二维输入数据进行比较，数据大小一样时就能保证在做二维变换时，将一维变换的结果暂存在外部SDRAM是正确的。

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅文献以及网络资料，学习并掌握目前实现各种fft算法的基本原理。

第3-4周：理解实现fft的rtl代码的基本架构以及其中的原理。具体可以看参考文献[7]。

第4-6周：熟悉利用matlab实现一维、二维fft变化以及多种配置的原理与方法，

4. 参考文献（12篇以上）

[1]卢紫毅肖梓祥可编程asic发展新趋势全国信息与自动化技术推广应用大会文集

[2]高瞻fft处理器设计及其应用研究西南交通大学[硕士学位论文]2006