除了TI公司,还有美国模拟器件(ADI)公司、Motorola公司等生产DSP芯片的公司。ADI公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额,相继推出了一系列站得住市场份额的DSP芯片,其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181、ADSP-BF532以及Blackfin系列,浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062,以及虎鲨TS101、TS201S。Motorola公司推出的DSP芯片比较晚。1986年该公司推出了定点DSP处理器MC56001;1990年,又推出了与IEEE浮点格式兼容的的浮点DSP芯片MC96002。还有DSP53611、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等产品。
1。2 FFT算法及应用
快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transform,FFT)是20世纪60年代由库利和图基提出的离散傅里叶变换DFT(Discrete Fourier Transformation,DFT)的一种快速算法,也成为DSP运算能力的一个考核因素。离散傅里叶变换的目的是把信号由时域变换到频域,从而可以在频域分析处理信息,得到的结果再由傅里叶变换到时域。,随着DSP芯片的出现以及推广,FFT在雷达、通信、声纳、信息对抗和信号处理等各个领域都有着广泛的应用。
滤波[12]是FFT应用的最广的方面,FFT可以简化对波形的频率分量的滤波,对采样信号进行快速傅里叶变换后,去掉其中不需要的频率分量,在对结果进行傅里叶反变换,就可以得到需要的滤波后的期望信号。在PD雷达中,FFT经常应用于多普勒滤波器组完成对信号的处理,而应用了FFT的匹配滤波器,适合处理各种雷达信号[5]。
在频谱分析方面,FFT也同样应用广泛。在声纳系统中,为了寻找海洋水面船或者潜艇,经常需要对噪声信号进行频谱分析,以提供有用的信息,判断舰艇的运行速度、方位、位置、大小等。在现代雷达的应用中,由于功率谱的下标代表着信号的频率,如果这个信号是物体的反射回波,就可以借用多普勒公式计算出物体的运行速度,采用这种测速机制的雷达叫做脉冲多普勒雷达[5]。
快速卷积以及相关运算也同样用到了FFT。在雷达系统进行定位时,通常先发出具有一定时间长度的贷款很大的信号,在接受时将其与本地的成型波形副本进行相关,相关成功则得到一个带有若干峰值点的波形,这些峰值点对应的位置就是若干目标的回波时延值,将波形能量压缩到点的过程一般采用FFT实现。
此外FFT还广泛应用于电力监控系统的谐波分析[4]。对采样数据进行FFT运算,将各次谐波的幅频特性数据传回至ARM,在TFT触摸屏中幅频柱状图,适用于在便携式电能质量检测分析仪,来对电压、电流进行检测。基于DSP的FFT对检测算法进行了优化,使电网谐波检测的实时性、高速性、高精度性大大提升。
1。3 论文主要内容安排
本论文基于TI公司的多核处理器TMS320C6678,利用CCS开发环境来研究实现一种改进的减少旋转因子的引用次数的FFT算法以及FFT在多核DSP上的并行实现。论文结构上分为五章,内容安排如下:文献综述
第一章为引言,主要做背景介绍,介绍数字信号处理器的发展,详细介绍了TI公司的DSP发展,并详细介绍了TI公司的C2000系列、C5000系列和C6000系列产品,然后又介绍了除TI公司以外的其它DSP生产商:美国模拟器件(ADI)公司、Motorola公司、杰尔公司。此外还介绍了FFT算法以及FFT在滤波、频谱分析、电力监控系统等方面在雷达、通信、声纳、信息对抗和信号处理等领域的应用。
第二章作为原理介绍章,主要介绍下文会用到的已有的FFT算法。此章先对FFT算法作个大概介绍,再对已有的基-2FFT算法分别按时间抽取FFT算法(DIT FFT)与按频率抽取FFT算法(DIF FFT)进行推理介绍,除了基-2FFT算法,还对库图基混合基算法进行了推理介绍。