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現(xiàn)代數(shù)字信號處理對實(shí)時性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號處理器（DSP）仍無法達(dá)到速度要求時，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。
首先，針對圖像聲納實(shí)時性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。
其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加（MAC）運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法（DA），將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對相關(guān)運(yùn)算的時域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。
最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對160路信號的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
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