2.2 脈沖壓縮原理

　　脈沖壓縮模塊包括FFT、與IFFT單元、復(fù)數(shù)乘法單元以及存儲(chǔ)單元，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。其中，F(xiàn)FT和IFFT單元是通過復(fù)用Xilinx公司提供的快速傅里葉變換IP核來實(shí)現(xiàn)的，而硬件乘法器則為復(fù)乘提供了解決途徑。

　　采樣數(shù)據(jù)首先存入FIFO中進(jìn)行全局緩存，然后FFT單元從FIFO中讀取采樣數(shù)據(jù)，緊接著進(jìn)行FFT運(yùn)算，結(jié)果在流水輸出時(shí)直接與匹配濾波器系數(shù)相乘，并將運(yùn)算結(jié)果寫入塊RAMl中，最后IFFT單元從塊RAMl中讀取復(fù)乘后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT（復(fù)用FFT運(yùn)算IP核）運(yùn)算，結(jié)果寫入塊RAMl后發(fā)送中斷信號，等待DSP讀取。

　　2.2.1 FFT處理單元的硬件復(fù)用

　　在系統(tǒng)中FFT處理單元通過使用軟核FastFourierTransform.v3．O來實(shí)現(xiàn)的。該IP核提供3種結(jié)構(gòu)選擇。

　?。?）管線級，數(shù)據(jù)流水I／0。這種結(jié)構(gòu)將若干基-2蝶形單元級聯(lián)起來，使得數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算、輸出可以流水進(jìn)行，從而可以達(dá)到很高的處理速度，但資源消耗較大；

　?。?）基-2，最少資源消耗。這種結(jié)構(gòu)采用單個(gè)基-2蝶形單元對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，運(yùn)算消耗的時(shí)間較長；

　?。?）基-4，突發(fā)I／O；這種結(jié)構(gòu)采用單個(gè)基-4蝶形單元對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，并利用塊RAM來存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)因子，占用系統(tǒng)資源較少，在1個(gè)PRT內(nèi)可以完成脈壓結(jié)果的輸出，從而在資源和速度這兩者之間達(dá)到很好的平衡，也是設(shè)計(jì)中實(shí)際采用的結(jié)構(gòu)。

　　FFT處理單元主要包括2個(gè)過程：數(shù)據(jù)I／O和運(yùn)算過程，但兩者不是流水執(zhí)行的。FFT啟動(dòng)信號有效后，數(shù)據(jù)開始進(jìn)行裝載，裝載完成后開始進(jìn)行FFT運(yùn)算；等待運(yùn)算結(jié)束后，結(jié)果才可以輸出。在運(yùn)算過程中，不發(fā)生數(shù)據(jù)的裝載或輸出。

　　在數(shù)字設(shè)計(jì)中，F(xiàn)FT和IFFT處理單元時(shí)可以采用相同的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。具體的方法是：在做IFFT運(yùn)算前，先交換輸入數(shù)據(jù)的實(shí)部和虛部，然后送入FFT處理單元按照FFT的結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算，并交換FFT運(yùn)算結(jié)果的實(shí)部和虛部，最后除以運(yùn)算點(diǎn)數(shù)N，就可以得到IFFT的運(yùn)算結(jié)果。

　　該IP核基于上面的方法同時(shí)具有進(jìn)行IFFT運(yùn)算的功能，通過實(shí)時(shí)配置端口FWDINV上的電平可以實(shí)現(xiàn)復(fù)用，分別完成FFT和IFFT運(yùn)算。在FPGA設(shè)計(jì)中，利用結(jié)構(gòu)復(fù)用減少邏輯單元塊，不僅可以節(jié)約系統(tǒng)資源，而且能夠減少結(jié)構(gòu)間的硬連線及傳輸線時(shí)延，有利于提高系統(tǒng)的工作頻率。

　　2.2.2 脈沖壓縮模塊的時(shí)序設(shè)計(jì)

　　由于FFT和IFFT的邏輯運(yùn)算功能已經(jīng)在IP核中實(shí)現(xiàn)，因此時(shí)序設(shè)計(jì)便顯得尤為重要。在FFT（或IFFT）運(yùn)算單元中，主要的狀態(tài)與時(shí)序控制信號及其功能描述如表1所示。