implementação de um algoritmo customizado para o cálculo
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Implementação de um algoritmo customizado para o cálculo de FFT
usando o NIOS (ALTERA)
Sandro Binsfeld Ferreira
Projeto de CMP237
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Motivação
� uso da FFT em OFDM
� Aplicação em Comunicações� ADSL
� WI-FI
� WIMAX
� Análise de Espectros
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Motivação – uso da FFT em OFDM
FDM
OFDM
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Motivação – uso da FFT em OFDM
Transmissor
Receptor
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Etapas realizadas
� Estudo do algoritmo DIF Radix 2
� Implementação da FFT em “C”
� Instrução Butterfly (VHDL)
� Quartus II, NIOS II IDE e Modelsim
� Implementação da FFT com instrução Butterfly
� Comparação das implementações
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Algoritmo da FFT – DIF Radix 2
butterfly
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Em C++......
x=xo[0][I+J];xi=xo[1][I+J];y=xo[0][I+J+T];yi=xo[1][I+J+T];w=w1[0][P*I];wi=w1[1][P*I];
//calculo do butterflyx1=x+y;x1i=xi+yi;x2=x-y;x2i=xi-yi;y1=x2*w-x2i*wi;y1i=x2i*w+x2*wi;y1=y1 >> 12;y1i = y1i >> 12;
printf(".");IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE,I);
//resposta da butterflyxo[0][I+J]=x1;xo[1][I+J]=x1i;xo[0][I+J+T]=y1;xo[1][I+J+T]=y1i;
.....
Cálculo do butterfly
Em VHDL
…
y1=x2*w-x2i*wi;
y1i=x2i*w+x2*wi;
y1=y1 >> 12;
y1i = y1i >> 12;
...
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Desenvolvimento com o NIOS
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Resultados
ponto fixo vs ponto flutuante
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Fitter Summary
Quartus II Version 6.0 Build 6.0 Build
Revision Name standard custom
Top - level Entity Name standard custom
Family Stratix Stratix
Device EP1S10F780C6 EP 1 S 10 F 780 C 6
Timing Models Final Final
Total logic elements 4,013 / 10,570 ( 38 % ) 322 / 10,570 ( 3 % )
Total pins 179 / 427 ( 42 % ) 96 / 427 ( 2 2 % )
Total virtual pins 0 0
Total memory bits 571,136 / 920,448 ( 62 % ) 0
DSP block 9 - bit elements 8 / 48 ( 17 % ) 8 / 48 ( 17 % )
Total PLLs 1 / 6 ( 17 % ) 0 / 6 ( 0 % )
Total DLLs 0 / 2 ( 0 % ) 0 / 2 ( 0 % )
CMP 237 - Implementação de um algoritmo customizado para o
cálculo de FFT
Resultados (apenas em C)
=148,6 us
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cálculo de FFT
Resultados (custom)
=19,6 us
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cálculo de FFT
Resultados (apenas C)
=40 us
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cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
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cálculo de FFT
Conclusões
� O ambiente de desenvolvimento do NIOS éuma ferramenta útil para o estudo de algoritmos eficazes de processamento de sinais.
� A implementação da instrução customizada não teve grande influência na velocidade do processamento da FFT.
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cálculo de FFT
Roteiro
� Motivação
� Etapas realizadas
� Resultados
� Conclusões
� Referências
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cálculo de FFT
Referências
� VLSI for OFDM - Weste, N. Skellern, D. J.
Communications Magazine, IEEE. Oct. 1998.� A PLAIN MAN’S GUIDE TO THE FFT – Kraniauskas,
P. Signal Processing Magazine, IEEE. Apr. 1994.
� Design of Custom Instruction Set for FFT Using Fpga-based Nios Processors – SUNKARA, D. L. M. S. Thesis - Florida State University College of Engineering – 2004.
� Tutoriais diversos do Quartus II, NIOS IDE e Modelsim
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