xilinx FPGA 进行 FFT

总体

1.首先使用 matlab 生成信号的 dat 文件（此dat文件包含信号的采样信息数据）作为DDS 信号

3.配置 FFT IP

4.仿真，tb中读取 dat 文件

matlab 代码如下：

c 复制代码

clc;
clear all;

A = 1;%幅值
FRE = 10000;%正弦波频率
P = 0;%相位

FS = 1000000;%采样频率
N = 1024;%采样点数
n = 0:N-1;%采样序列
t = n/FS;%时间序列

%sin_data = A * sin(2*pi*t * FRE + P) + 2*A * sin(2*pi*t * FRE*4 + P)+ A * sin(2*pi*t * FRE*6 + P);

sin_data = A * sin(2*pi*t * FRE + P);%生成正弦波

sin_data = fix((sin_data * (2^14 - 1)) + (2^14 - 1));%对正弦波进行15bit量化

figure(1);%定义一个图片1
subplot(2,2,1);%创建4个子窗口，并下面plot显示在1窗口
plot(sin_data);%显示正弦波

fid = fopen("fft_data.dat","w");%创建写数据文件

for i=1:N
    fprintf(fid,"%x\n",sin_data(i));%写数据
end

fclose(fid);%关闭文件

%对N个点进行快速傅里叶变化
fft_data = fft(sin_data,N);

%取模值
y = abs(fft_data);

%快速傅里叶变化的频谱的幅值
y = y *2 / N;

%快速傅里叶变化的频谱的频率
fs = FS * n/N;

subplot(2,2,2);%创建4个子窗口，并下面plot显示在2窗口
plot(fs(1:N/2),y(1:N/2));%显示半边区域频率
%plot(fs,y);%显示两边区域的频率
xlabel("频率");
ylabel("幅值");

matlab 代码运行如下：

单边

双边

多个频率叠加波形

FFT IP 配置

下图界面设置：

a. 需要傅里叶变化的通道数

b. 傅里叶变化的点数

c, 傅里叶变化复杂度，从高到低

d. 用户时钟频率，数据吞吐量

下图界面设置：

a. 输入数据的数据类型定点或者浮点数

b. 输入数据的格式浮点数或者截取、不截取的定点数

c, 进位模式，四舍五入、高精度模式

d. 输入数据格式位宽

e. 输出数据，正序输出或者倒序输出

f. 非实时计算

使用bram 资源

这一界面展示了数据位置，以及config 信号是指示傅里叶正变化还是反变化，1是正变化

FPGA处理

a. 给 FFT IP 配置信号为1，设置为正变化

b. tb 中将 DDS 信号送到 FFT IP 中

c. 仿真观察数据数据以及对比 matlab FFT 后的数据

下图是傅里叶开始变化的开始信号

DDS 信号输入结束到输出开始间隔

仿真和matlab fft后数据比较

复制代码

  	 4. 注意事项
下面是FFT IP 的例化端口信号，主要是debug 信号
a. 开始计算的信号接口
b. 输入数据和设置点数不匹配
c. last丢失，没有给last 信号
d. fifo 状态
e. 输入数据fifo满
f. 输出数据fifo空

如下表示输入数据有问题：

这里输入数据，因为输入的是实数，虚数位宽为0

数据输出：