Vivado官方FFT-IP核_Fast Fourier Transform v9.0

Chapter 1: Overview

• FFT核计算N点前向DFT或反DFT（IDFT），其中N可以是2“，m = 3-16。
• 对于定点输入，输入数据是N个复数值的向量，表示为双b位二进制补码数，即b，数据样本的每个实部和虚部的位，其中b是在8到34位的范围内。类似地，相位因子bw可以是8到34位宽。
• 对于单精度浮点输入，输入数据是N个复数值的向量，表示为双32位浮点数，相位因子表示为24位或25位定点数。
• 所有存储器都使用Block RAM或分布式RAM进行片上存储。 N元素输出向量使用b表示输出数据的每个实部和虚部的比特。输入数据以自然顺序呈现，输出数据可以是自然或位/数字反转顺序。数据输入和输出的复杂性质是FFT算法固有的，而不是实现。
• 有三种算术选项可用于计算FFT：
  ·全精度非标定算法
  ·缩放定点，您可以在其中提供缩放计划
  ·块浮点（运行时调整后的缩放）
• 点大小N，正向或反向变换的选择，缩放调度和循环前缀长度是运行时可配置的。可以在逐帧的基础上改变变换类型（正向或反向），缩放调度和循环前缀长度。更改磅值会重置核心。
• 提供四种架构选项：流水线流I / O，Radix-4突发I / O，Radix-2Burst I / O和Radix-2 Lite突发I / O.有关每个体系结构的详细信息，请参阅体系结构

Algorithm

• FFT内核使用Radix-4和Radix-2分解来计算DFT。对于突发I / O架构，使用时间抽取（DIT）方法，而频率抽取（DIF）方法用于流水线流I / O架构。
• 当使用Radix-4分解时，N点FFT由loga（N）级组成，每级包含N / 4个Radix-4蝶形。不是4的幂的点大小需要额外的Radix-2阶段来组合数据。使用Radix-2分解的N点FFT具有log2（N）级，每级包含N / 2个Radix-2蝶形。
• 通过共轭相应的正向FFT的相位因子来计算逆FFT（IFFT）。

Chapter 2: Product Specification

• aclk：上升沿时钟

• aclken：高电平有效时钟使能（可选）

• aresetn：Active-Low同步清除（可选，始终优先于aclken），需要两个周期的最小aresetn有效脉冲

• s_axis_config_tvalid：配置通道的TVALID，由外部主设备断言，表示它能够提供数据

• s_axis_config_tready：TREADY用于配置通道，由核心断言，表示它已准备好接受数据

• s_axis_config_tdata：配置通道的TDATA，携带配置信息：CP_LEN，FWD / INV，NFFT和SCALE SCH，请参阅运行时变换配置

• s_axis_data_tvalid：数据输入通道的TVALID，外部主设备使用它来表示它能够提供数据

• s_axis_data_tready：TREADY用于数据输入通道，核心使用它来表示它已准备好接受数据

• s_axis_data_tdata：数据输入通道的TDATA，携带未处理的样本数据：XN_RE和XN_IM，请参阅数据输入通道

• s_axis_data_tlast：TLAST用于数据输入通道，由外部主机在帧的最后一个样本上断言。核心不使用此项，除非生成事件事件“意外”和事件“丢失”事件

• m_axis_data_tvalid：数据输出通道的TVALID。由核心断言，表明它能够提供样本数据。

• m_axis_data_tready：TREADY用于数据输出通道，由外部从设备断言，表示它已准备好接受数据。仅存在于非实时模式。

• m_axis_data_tdata：数据输出通道的TDATA。携带已处理的样本数据XK_RE和XK_IM。请参阅数据输出通道。

• m_axis_data_tuser：TUSER用于数据输出通道。携带额外的每个样本信息，例如XK_INDEX，OVFLO和BLK_EXP。请参阅数据输出通道。

• m_axis_data_tlast：TLAST用于数据输出通道。由帧的最后一个样本上的核心断言。

• m_axis_status_tvalid：状态通道的TVALID。由核心断言，表示它能够提供状态数据。

• m_axis_status_tready：状态通道的TREADY。由外部从设备断言，表示它已准备好接受数据。仅存在于非实时模式

• m_axis_status_tdata：状态通道的TDATA。携带状态数据：BLK_EXP或OVFLO。请参阅状态频道。

• event_frame_started：当P核开始处理一个新帧。

• event_tlast_unexpected：数据未满一帧而 s_axis_data_tlast却置高

• event_tlast_missing：数据满一帧而 s_axis_data_tlast却保持低电平

• event_fft_overflow：计算结果溢出，在使用缩放定点和单精度浮点时才会出现，仅当溢出是有效选项时才出现

• event_data_in_channel_halt：IP核需要数据而输入端口不能够提供数据

• event_data_out_channel_halt：IP核要输出数据但是输出缓冲区已满，只出现在非实时模式

• event_status_channel_halt：IP核写状态寄存器但无法写入，只出现在非实时模式

• 注意：所有AXI4-Stream端口名称均为小写，但为了便于可视化，本文档在引用端口名称后缀（如TDATA或TLAST）时使用大写。

Chapter 3: Designing with the Core

CONFIG_CHANNEL

TDATA Fields

• NFFT: 变换的点大小,NFFT可以是最大变换的大小或任何较小的点大小。例如，1024点FFT可以计算点大小1024，512,256等。 NFFT的值是log2，（点大小）。该字段仅与运行时可配置的变换点大小一起出现。有关更多信息，请参见变换大小
  

• CP_LEN:循环前缀长度：在输出整个变换之前，最初作为循环前缀输出的变换结尾的样本数。 CP_LEN可以是从零点大小到零的任何数字。该字段仅存在循环前缀插入。有关更多信息，请参阅循环前缀插入。

• 循环前缀插入占用FFT输出的一部分，并将其作为变换开头的前缀。结果输出数据包括循环前缀（输出数据末尾的副本），后跟完整的输出数据，全部按自然顺序排列。循环前缀插入仅在输出排序为自然顺序时可用

• 当使用循环前缀插入时，可以逐帧设置循环前缀的长度而不中断帧处理。循环前缀长度可以是从0到1点的任意数量的样本。循环前缀长度由配置通道中的cp_LEN字段设置。例如，当N = 1024时，循环前缀长度可以是0到1023个样本，并且CP_LEN值001001