固定1024點(diǎn)流水線FFT處理器研究

　　3 ASIC驗(yàn)證及性能分析

　　使用VHDL硬件編程語(yǔ)言在RTL級(jí)對(duì)可重配置FFT處理器進(jìn)行了代碼描述.基于SMIC 0.18μm標(biāo)準(zhǔn)單元工藝庫(kù)，用Synopsys DesignCompiler綜合工具進(jìn)行邏輯綜合，使用Astro 工具進(jìn)行版圖規(guī)則及布局布線;用仿真工具VCS進(jìn)行邏輯動(dòng)態(tài)仿真，用參數(shù)提取工具Star-RCXT提取寄生參數(shù)并使用靜態(tài)時(shí)序分析工具PrimeTime對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)時(shí)序分析.處理器的ASIC版圖如圖4所示存儲(chǔ)器按照?qǐng)D1所示數(shù)據(jù)流的方向排放，以便于邏輯單元布局布線.處理器版圖采用了3層電源環(huán)結(jié)構(gòu).采用該結(jié)構(gòu)一方面可增加管腳供電能力，另一方面也可有效減小芯片面積(處理器芯片面積為3.6mm×3.7mm).

　　表1為作者所提出的結(jié)構(gòu)與Hason結(jié)構(gòu)的性能比較.其中數(shù)據(jù)用36 bit表示(高18 bit為實(shí)部，低18 bit為虛部)，指數(shù)用6bit表示，結(jié)果比較用kbit表示.由表1比較結(jié)果可知，作者所提出的可重配置FFT處理器結(jié)構(gòu)不僅減小了45%的存儲(chǔ)器資源，而且節(jié)省了52%的處理時(shí)間.該處理器芯片在連續(xù)工作100 MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，處理第1組1 024點(diǎn)FFT序列需要24.8 μs，以后每10.24μs給出1組1 024點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果.表2為FFT處理器進(jìn)行各種點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的功耗.可重配置結(jié)構(gòu)采用復(fù)用器及相關(guān)的邏輯電路實(shí)現(xiàn)門控時(shí)鐘電路，這樣，在進(jìn)行不同點(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)可以啟動(dòng)不同的運(yùn)算單元(屏蔽不需要的運(yùn)算單元)，以降低功耗.由表2可知，在啟動(dòng)64點(diǎn)FFT運(yùn)算模塊時(shí)，系統(tǒng)功耗較1 024點(diǎn)FFT運(yùn)算量降低了約49%,而 4點(diǎn)運(yùn)算量降低了約80%.

　　4 結(jié)論

　　提出一種可重配置FFT處理器的ASIC芯片設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、該芯片采用子模塊基-4單元級(jí)聯(lián)流水線結(jié)構(gòu)，使用雙口RAM進(jìn)行乒乓存儲(chǔ)，不僅減少了硬件實(shí)現(xiàn)資源，而且提高了處理速度，具有連續(xù)計(jì)算4，16，64，256和1 024點(diǎn)復(fù)數(shù)輸入FFT的運(yùn)算功能.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，縮短了芯片設(shè)計(jì)開發(fā)周期.處理器芯片面積為3.6mm×3.7mm，適用于實(shí)時(shí)、高精度動(dòng)態(tài)變換應(yīng)用場(chǎng)合.