[发明专利]一种基于可重构技术的傅立叶变换的实现方法

权利要求书

1.一种基于可重构技术的傅立叶变换的实现方法，其特征在于：该方法针对常用的基于点的离散傅立叶变换按时间抽取算法，点的离散傅立叶变换可分解为M阶运算过程，每一阶运算由N/2个蝶形运算构成；其中M为任一正整数；N为需要进行傅立叶变换的序列的长度，即为对应的值；该方法应用于包括总线、嵌入式微处理器、存储器、可重构阵列和直接存储器访问控制器的嵌入式系统，其中，嵌入式微处理器、存储器、可重构阵列和直接存储器访问控制器分别与总线通信，该方法包括如下步骤：将傅立叶变换映射到可重构阵列上,即将傅立叶变换转化成数据流图，然后根据数据流图，配置可重构阵列，由可重构阵列来完成加速,由此实现傅立叶变换，即： 

1）分析傅立叶变换，将其组成算法蝶形运算转换成数据流图的形式；

2）根据数据流图确定的运算流程，结合傅立叶变换数据非连续输入的特点，制定傅立叶变换的数据输入方式；

3）确定了数据流图和数据输入方式后，通过配置可重构阵列将傅立叶变换映射到可重构阵列上；

4）然后将配置信息、所需要使用到的运算数据存入相应的存储器中；

5）最后由嵌入式微处理器进行设置，启动可重构阵列进行运算，运算结束后，可重构阵列发出中断信号，嵌入式微处理器对可重构阵列内相关寄存器进行清零。

2.根据权利要求1所述的基于可重构技术的傅立叶算法的实现方法，其特征在于：所述可重构阵列是一个包含8×8个的运算单元的阵列，其包含两个主设备端口和三个从设备端口分别挂接在总线上，实现配置信息的写入和数据的输入输出；每个运算单元以算术逻辑单元为基本单元，并且能完成乘法运算、移位加减法运算、逻辑运算、绝对值运算复杂的运算；可重构阵列内部还针对非连续输入输出的数据存储方式设计了一个专用的直接存储器访问控制器，实现寻址功能；可重构阵列的配置信息包括每个运算单元的运算控制、数据输入、数据输出和结构的互连；可重构阵列自动完成多次循环操作。

3.根据权利要求2所述的基于可重构技术的傅立叶算法的实现方法，其特征在于：将傅立叶变换转化成数据流图的过程中，蝶形运算的输入数据为a、b与一个旋转因子W，输出数据为、，其中a、b、W均为复数形式的数据，转化后的数据流图需要使用12个运算单元，可重构阵列进行循环运算实现由M*N/2个蝶形运算构成的基于点的快速傅立叶变换算法，其中M代表任一正整数，N为需要进行傅立叶变换的序列的长度，即对应的值。

4.根据权利要求1所述的基于可重构技术的傅立叶算法的实现方法，其特征在于：所述傅立叶变换的数据输入方式分为以下两种形式：

1）定制倒位序运算输入方式；内部直接存储器访问控制器中定义了一个数据输入计数器，记录数据输入的个数，每次发出读数据请求时，将数据输入计数器的最低位与最高位依次颠倒，得到倒位序的序列，

2）定制M阶运算的数据输入方式；每次运算所需要的数据需要有规则地跳转，且不同阶的蝶形运算的数据输入的跳转规则不同；当前的阶数为M的蝶形运算，用于蝶形运算的数据间隔是；运算完成后输出数据的位置与输入数据的位置相同，跳转机制与输入数据的跳转机制完全相同，M代表任一正整数。

5.根据权利要求2所述的基于可重构技术的傅立叶算法的实现方法，其特征在于：可重构阵列的配置信息是通过对其内部的寄存器进行赋值来实现的，其内部寄存器包括每个运算单元的配置寄存器、控制寄存器以及相应于内部存储单元的寄存器；其中配置寄存器对应的是每个运算单元的运算控制、数据输入、数据输出和结构的互连；控制寄存器对应的是可重构阵列循环次数、运行周期、配置信息切换、中断产生控制信息；相应于内部存储单元的寄存器对应的是可重构阵列阵列内部的直接存储器访问控制器配置。

6.根据权利要求1所述的基于可重构技术的傅立叶算法的实现方法，其特征在于：点的离散傅立叶变换中所需的旋转因子是固定的，将旋转因子事先生成存储起来，以查表的方法获取所需旋转因子的值，旋转因子为复数形式，其表达式为                                                ，其中，W代表旋转因子， N代表需进行傅立叶变换的序列的长度，m代表小于N的整数，j代表虚数单位。