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第1章 FFT算法原理1

1.1 引言1

1.2 FFT算法原理2

1.2.1 DFT算法简介2

1.2.2 离散傅里叶变换的性质5

1.2.3 频率域抽样理论8

1.2.4 DFT的应用举例10

1.2.5 FFT/IFFT算法原理17

1.2.6 进一步减少运算量的措施28

1.2.7 二维FFT/IFFT算法原理30

1.2.8 一些二维傅里叶变换的性质30

1.3 FFT硬件实现现状32

第2章 项目开发环境介绍34

2.1 软件平台34

2.1.1 硬件开发工具Quartus Ⅱ 8.034

2.1.2 ModelSim仿真工具38

2.1.3 Nios Ⅱ IDE 8.0集成开发环境41

2.1.4 数值计算与仿真测试工具MATLAB46

2.2 硬件平台53

2.2.1 DE2平台简介53

2.2.2 DE2板上资源及硬件布局55

2.2.3 DE2原理57

2.2.4 DE2平台的开发环境60

2.2.5 DE2开发板测试说明60

第3章 基于FPGA的一维单核FFT处理器设计与实现63

3.1 基于CORDIC算法实现的FFT处理器63

3.1.1 CORDIC算法原理63

3.1.2 FFT处理器的设计与实现64

3.1.3 系统综合与仿真测试71

3.2 使用DSP Builder设计FFT75

3.2.1 DSP Builder简介75

3.2.2 FFT模型的建立78

3.2.3 FFT模型的实现83

3.2.4 系统综合与仿真测试85

3.3 基于Altera FFT兆核函数的设计与实现85

3.3.1 FFT兆核函数简介85

3.3.2 FFT兆核函数的设计与应用88

3.3.3 FFT兆核函数规范97

3.4 小结100

第4章 基于FPGA的一维多核FFT处理器的设计与实现101

4.1 设计思路与原理101

4.1.1 设计背景101

4.1.2 实现途径102

4.1.3 总体结构设计103

4.2 详细设计105

4.2.1 系统工作流程105

4.2.2 系统时钟分析115

4.2.3 地址发生器118

4.2.4 地址流水线120

4.2.5 辐角发生器121

4.2.6 RAM存储器124

4.2.7 数据转换128

4.2.8 其他133

4.3 系统综合与仿真测试134

4.4 实例总结136

第5章 基于SOPC的二维FFT处理器的设计与实现137

5.1 设计思路与原理137

5.1.1 原理分析137

5.1.2 SOPC简介138

5.1.3 Avalon总线ST模式介绍141

5.2 硬件设计147

5.2.1 总体结构设计147

5.2.2 硬件系统的SOPC设计148

5.3 软件设计及综合测试156

5.3.1 系统软件设计156

5.3.2 系统综合与仿真测试161

5.4 实例总结162

第6章 二维FFT应用实例——基于FPGA的盲图像复原163

6.1 图像复原数学模型164

6.1.1 图像退化164

6.1.2 点扩展函数165

6.1.3 噪声模型166

6.1.4 图像的主要组成部分167

6.1.5 图像复原处理算法要解决的主要问题168

6.2 图像复原简介168

6.2.1 几种常见图像复原方法168

6.2.2 算法简介172

6.2.3 图像复原算法电路实现技术现状173

6.3 盲图像复原系统整体设计177

6.3.1 3×3方形窗结构177

6.3.2 中值滤波器模块178

6.3.3 幂运算模块179

6.3.4 二维FFT模块181

6.4 盲图像复原系统的FPGA实现184

6.4.1 信号输入输出系统184

6.4.2 3×3方形窗模板的实现与仿真187

6.4.3 中值滤波的实现188

6.4.4 FPGA例化双端口RAM190

6.5 仿真与验证192

6.5.1 中值滤波分析193

6.5.2 盲图像复原处理194

6.6 实例总结194

第7章 数字图像处理之Sobel边缘检测的FPGA实现195

7.1 Sobel算子原理197

7.2 Sobel算法的改进199

7.2.1 第一种改进方法199

7.2.2 第二种改进方法201

7.3 Sobel边缘检测的FPGA实现201

7.3.1 硬件平台介绍202

7.3.2 摄像头模块209

7.3.3 图像采集模块217

7.3.4 SDRAM控制模块221

7.3.5 Sobel模块227

7.3.6 VGA模块238

7.4 仿真测试243

7.5 实例总结244

第8章 数字信号处理之CIC滤波器的FPGA实现245

8.1 CIC滤波器原理245

8.1.1 单级CIC滤波器245

8.1.2 多级CIC滤波器247

8.1.3 Hogenauer“剪除”理论247

8.2 设计思路248

8.2.1 设计背景248

8.2.2 实现途径249

8.2.3 结构设计与优化250

8.3 详细设计253

8.3.1 顶层设计253

8.3.2 积分器259

8.3.3 梳状器269

8.3.4 插值和抽取器280

8.4 系统综合与仿真测试284

8.5 实例总结286

第9章 基于Nois Ⅱ的AES加/解密系统288

9.1 实例系统介绍288

9.2 设计思路与原理289

9.2.1 AES算法简介289

9.2.2 AES加/解密流程289

9.2.3 系统整体结构294

9.3 硬件设计295

9.3.1 AES IP核设计295

9.3.2 SOPC系统的创建300

9.4 软件设计及综合测试312

9.4.1 软件设计312

9.4.2 系统综合与仿真测试320

9.5 本章总结323

参考文献324

附录 DE2平台上EP2C35F672的引脚分配表325