CoreFFT v8.0
CoreFFT 使用者指南
介紹
快速傅立葉變換 (FFT) 核心實現了高效的 Cooley-Turkey 演算法來計算離散傅立葉變換。 CoreFFT 廣泛應用於數位通訊、音訊、測量、控制和生物醫學等領域。 CoreFFT 提供高度參數化、面積高效且高效能的基於 MACC 的 FFT。此核心可用作 Verilog 和 VHDL 語言轉換的暫存器傳輸級 (RTL) 程式碼。方程式 1. 序列 x(2), x(0),…, x(N-1) 的 N 點前向 FFT（N 是 1 的冪），其中 k = 0, 1… N-1
方程式 2. 序列 X(2), X(0),…, X(N-1) 的 N 點逆 FFT（N 是 1 的冪），其中，n = 0, 1… N-1
重要提示：執行逆 FFT 時，核心不會套用 EQ 2 的 N 除法（因為除以 XNUMX 的冪是微不足道的）。
下圖說明了一個基於 FFT 的系統，該系統由資料來源、FFT 模組和資料接收器（資料接收器）組成，資料接收器是轉換後的資料接收器。圖 1. 基於 FFT 的系統 Example

特徵
CoreFFT 支援 Radix-2 時間抽取就地 FFT 和 Radix-22 頻率抽取流 FFT 轉換實作。下表列出了每個實現的主要功能。

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CoreFFT v8.0

表 1. 主要功能支持

特徵變換大小、點數

就地

串流媒體

32、64、128、256、512、1024、2048、16、32、64、128、256、512、1024、

4096、8192 和 16384。

2048、4096

注意：RTG16384TM、PolarFire® 支援 4 點 FFT

僅限 PolarFire SoC 零件。

正向和反向 FFT

是的

輸入資料位寬

旋轉因子位寬

輸入/輸出資料格式

二進制補碼

自然輸出amp秩序

是的

條件塊浮點

是的

縮放

預先定義的擴展計劃或無無擴展

可選的最小或緩衝記憶體是配置

基於嵌入式 RAM 區塊的旋轉是查找表 (LUT)

支援刷新旋轉LUT 是

握手訊號有助於輕鬆連接到用戶電路

AXI4 串流媒體介面

不

運轉時正向/反向變換無配置

是 8 32 二進位補碼可選否
是的
不
是的
否是
是是

支持的家庭
CoreFFT 支援以下 FPGA 系列。 · PolarFire® · PolarFire SoC · SmartFusion® 2 · IGLOO® 2 · RTG4TM
設備利用率和性能
CoreFFT 已在使用速度等級 -2 的 SmartFusion2 M050S1 裝置和使用速度等級 -300 的 PolarFire MPF1 中實現。 6. 附錄 A：就地 FFT 設備利用率和性能以及 7. 附錄 B：流式 FFT 設備利用率和性能提供了實施數據的摘要。

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CoreFFT v8.0
目錄
介紹…………………………………………………………………………………………………………………………………… ..1 特色………………………………………………………………………………………………………………………… …….. 1 個受資助家庭……………………………………………………………………………………………………………… …………… 2 設備利用率與效能………………………………………………………………………………………….. 2
1. 功能說明…………………………………………………………………………………………………………………….. 4 1.1.架構選項………………………………………………………………………………………………………………4 1.2.就地 FFT……………………………………………………………………………………………………………………4 1.3.就地記憶體緩衝區………………………………………………………………………………………………..5 1.4。流式 FFT…………………………………………………………………………………………………………………….. 7
2、接口………………………………………………………………………………………………………………………… … 12 2.1。就地FFT…………………………………………………………………………………………………………………….12 2.2 .流式 FFT…………………………………………………………………………………………………………………… 14
3. 時序圖…………………………………………………………………………………………………………………….. 20 3.1.就地FFT…………………………………………………………………………………………………………………….20 3.2 .流式 FFT…………………………………………………………………………………………………………………… 21
4. 工具流程………………………………………………………………………………………………………………………… …… 23 4.1。許可證………………………………………………………………………………………………………………………… 23 4.2 .在 SmartDesign 中配置 CoreFFT………………………………………………………………………………。 23 4.3。模擬流程………………………………………………………………………………………………………… 24 4.4.設計約束……………………………………………………………………………………………………………… 25 4.5。 Libero SoC 中的綜合……………………………………………………………………………………………… 25 4.6。 Libero SoC 中的佈局佈線…………………………………………………………………………………………..25
5. 系統整合…………………………………………………………………………………………………………………….. 26 5.1 。就地FFT…………………………………………………………………………………………………………………….26 5.2 .流式 FFT…………………………………………………………………………………………………………………… 26
6. 附錄 A：就地 FFT 設備利用率與性能…………………………………………………………28
7. 附錄 B：串流 FFT 設備利用率與效能……………………………………………………30
8. 修訂歷史………………………………………………………………………………………………………………………… 32
Microchip FPGA 支持……………………………………………………………………………………………………………………34
微晶片資訊…………………………………………………………………………………………………………………………..34 微晶片 Web網站……………………………………………………………………………………………………..34 產品變更通知服務……………………………………………………………………………………. 34 顧客支援………………………………………………………………………………………………………………………… 34 Microchip 裝置代碼保護功能…………………………………………………………………………………………..34 法律聲明……………………………………………………………………………………………………………………. 35 品質管理系統…………………………………………………………………………………………………………. 35 全球銷售與服務……………………………………………………………………………………………….36

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CoreFFT v8.0
功能說明
1.功能說明
本節介紹CoreFFT的功能描述。
1.1 架構選項
根據使用者配置，CoreFFT 產生以下轉換實作之一： · 就地 FFT · 流式 FFT
1.2 就地FFT
架構選項載入 N 個複雜資料的幀amp檔案儲存在其就地 RAM 中，並使用單個 Radix-2 處理器按順序處理它們。它儲存每個s的結果tage 在就地 RAM 中。就地FFT比流式FFT佔用的晶片資源更少，但轉換時間更長。下圖顯示了in-ilace變換的功能圖。圖 1-1。就地 Radix-2 FFT 功能框圖（最小配置）

輸入和輸出資料表示為由實部和虛部組成的 2 * WIDTH 位元字。兩個部分都是 WIDTH 位元的二進位補碼。此模組處理幀大小為 N 個複雜字的資料幀（突發）。要處理的幀被載入到就地記憶體中。記憶體包含兩個相同的 RAM 區塊，每個區塊能夠儲存 N/2 個複雜字。就地記憶體支援雙頻寬。它可以同時讀寫兩個複雜的單字。一旦N個複雜的數據amp檔案載入到記憶體中，FFT計算自動開始，並使用就地記憶體進行計算。
就地 FFT 計算過程按 s 的序列進行tages 與 s 的數量tages 等於 log2N。在每一個stag在 FFT 資料處理過程中，Radix-2 蝶式讀取儲存在就地記憶體中的所有數據，一次讀取兩個複雜字。讀取開關和讀取位址產生器（圖 1-1 中未顯示）可協助蝶形元件按照 FFT 演算法所需的順序取得儲存的資料。除了數據之外，蝴蝶還從旋轉 LUT 中獲取旋轉因子（正弦/餘弦係數）。蝴蝶透過寫開關將中間結果寫入就地記憶體。

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功能說明
最後一次計算後tage，就地記憶體儲存完全變換後的資料。如果訊號 READ_OUTP 處於活動狀態，則該模組會一次輸出一個 N 字轉換資料幀。 CoreFFT計算FFT演算法所需的旋轉因子並寫入旋轉LUT。當非同步全域重設 NGRST 置位時，這種情況會在上電時自動發生。

1.3
1.3.1

就地記憶體緩衝區
本節介紹 CoreFFT 的就地記憶體緩衝區。
最小配置如圖 1-1 所示，最小配置足以完成 FFT，因為它具有 FFT 演算法所需的就地 RAM。但最小配置並不總是使用處理引擎。相反，當資料載入到就地記憶體中或讀出轉換後的資料時，蝴蝶保持空閒狀態。下圖顯示了 FFT 週期時間軸。此週期由以下三個階段組成：
· 將新的輸入資料幀下載到就地 RAM · 執行實際轉換 · 上傳轉換結果以釋放就地 RAM
圖 1-2。最小配置就地 FFT 週期

1.3.2

在最小配置中，蝴蝶僅在計算階段運行。在資料突發率允許的情況下，最小的配置可以提供最佳的設備資源利用率。特別是，它節省了大量的 RAM 塊。
緩衝配置為了提高蝶式利用率並從而減少平均轉換時間，可以使用額外的記憶體緩衝區。下圖顯示了緩衝 FFT 框圖。
圖 1-3。緩衝 FFT 框圖

緩衝選項有兩個相同的就地儲存體，實作一個乒乓緩衝區和一個輸出緩衝區。每個存儲體能夠儲存 N 個複雜字並一次讀取兩個複雜字。核心狀態機控制乒乓切換，以便資料來源只看到準備接受新資料的緩衝區。不接受新資料的緩衝區被 FFT 引擎用作就地 RAM。

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功能說明
乒乓緩衝架構提高了 FFT 引擎的效率。當兩個輸入庫之一參與目前的 FFT 計算時，另一個可用於下載下一個輸入資料幀。因此，FFT 引擎不會閒置等待新資料填充輸入緩衝區。從資料來源的角度來看，核心可以在FFT計算週期內的任何地方接收資料突發。當引擎完成目前資料幀的處理並且輸入緩衝器組已被另一個資料幀填充時，狀態機交換乒乓組，並且資料載入和計算在備用記憶體組上繼續。
最後一個tagFFT 計算的 e 使用不適當的方案。 FFT 引擎從就地記憶體讀取中間數據，但將最終結果寫入輸出資料緩衝區。最終結果保留在輸出緩衝區中，直到 FFT 引擎用下一個資料幀的結果取代它們。從資料接收者的角度來看，輸出資料可以隨時讀取，除了最後的 FFT 之外tage.
緩衝配置FFT週期如下圖所示。
圖 1-4。緩衝配置 FFT 週期

1.3.3

每 s 的有限字長考慮tag就地FFT演算法的e，蝶形需要兩個samp文件從就地記憶體中取出並傳回兩個已處理的文件amp文件到相同的記憶體位置。蝶形計算涉及複雜的乘法、加法和減法。返回的samples 的資料寬度可能比 s 更大amp從記憶中挑選的。必須採取預防措施以確保不存在資料溢出。
為了避免溢位風險，內核採用以下三種方法之一：
· 輸入資料縮放 · 無條件區塊浮點縮放 · 有條件區塊浮點縮放
輸入資料縮放：輸入資料縮放需要預先新增輸入資料amp具有足夠額外符號位的文件，稱為保護位。補償 N 點 FFT 的最大可能位元成長所需的保護位數為 log2N + 1。ample，每個輸入 samp256 點 FFT 的檔案必須包含 XNUMX 個保護位元。這種技術大大降低了有效的 FFT 位元解析度。
無條件區塊浮點縮放：補償 FFT 位元成長的第二種方法是每隔 s 將資料縮小兩倍tage.因此，最終的 FFT 結果按比例縮小了 1/N。這種方法稱為無條件區塊浮點縮放。
輸入資料需要按比例縮小兩倍以防止第一個 s 溢出tage.防止連續s溢出tages，核心按比例縮小之前每個 s 的結果tag透過移動整個資料塊（目前 s 的所有結果），將 e 移動兩倍tage) 向右一位。由於 FFT 計算中的位移位元而導致資料遺失的總位數為 log2N。
無條件區塊浮點導致的遺失位數與輸入資料縮放中的遺失位數相同。然而，它會產生更精確的結果，因為 FFT 引擎以更精確的輸入資料啟動。
條件區塊浮點縮放：在條件區塊浮點縮放中，僅在實際發生位元增長時才移位資料。如果一個或多個蝶式輸出增長，則整個資料塊將向右移動。條件區塊浮點監視器檢查每個蝶式輸出的增長情況。如果需要換檔的話，

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功能說明
在整個 s 之後執行tage 完成，在下一個 s 的輸入處tage 蝴蝶。此技術提供了由有限字長引起的最少量的失真（量化雜訊）。
在條件區塊浮點模式下，核心可以選擇計算實際縮放因子。如果參數 SCALE_EXP_ON 設定為 1，則會執行此操作。此因子表示 FFT 引擎應用於結果的右移次數。對於前ample，SCALE_EXP值為4（100）表示FFT結果右移（縮小）4位元；即除以 2SCALE_EXP = 16。為了縮小實際的 CoreFFT 結果，也就是說，為了讓它們與浮點變換的 bin 相當，每個 FFT 輸出ample 需要乘以 2SCALE_EXP：
· FFT 結果（實數）= DATAO_RE*2SCALE_EXP · FFT 結果（虛數）= DATAO_IM*2SCALE_EXP
重要提示：標度指數計算器只能在條件區塊浮點模式下啟用。

1.3.4

預設情況下，CoreFFT 配置為應用條件區塊浮點縮放。在條件區塊浮點模式下，在第一個 s 之前檢查輸入數據，並在必要時將其縮小兩倍。tage.
轉換時間 FFT 計算需要 (N/2 + L) x log2N + 2 個時脈週期，其中 L 是特定實作參數，表示儲存體、交換器和蝶式運算器的總延遲。 L 不取決於變換大小 N。位元解析度為 10 到 8 時，L 等於 18；位元解析度為 16 到 19 時，L 等於 32。amp樂，
· 對於 256 點 16 位 FFT
計算時間 = (256/2 + 10) x log2256 + 2 = 1106 個時脈週期。
· 對於 4096 點 24 位 FFT
計算時間 = (4096/2 + 16) x log24096 + 2 = 24770 個時脈週期。

1.3.5

記憶體實作核心使用硬 RAM 區塊來實現就地記憶體、其他記憶體緩衝區和旋轉 LUT。 FPGA 隨附兩種硬 RAM 類型：大型 SRAM (LSRAM) 和微型 RAM。可以透過設定 URAM_MAXDEPTH 參數來控制記憶體實現。如果所需深度不超過參數值，CoreFFT 將使用微型 RAM。對於前amp在檔案中，URAM_MAXDEPTH 參數設定為 64，使用最多 128 點的任何 FFT 大小的微型 RAM，因為所需的深度為 POINTS/2。透過將參數值設為 0，可以防止核心使用 micro-RAM，以便它們可以在其他地方使用。
參數 URAM_MAXDEPTH 可透過核心使用者介面存取。

1.4 流式FFT
流式FFT支援連續複雜數據處理，一次複雜輸入數據ample 每個時鐘週期。串流架構具有支援串流資料轉換所需數量的 Radix-22 處理器、RAM 區塊和 LUT。下圖顯示了256點流式變換的功能圖。

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圖 1-5。 Streaming Radix-22 256 點 FFT 功能框圖

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功能說明

輸入和輸出資料表示為由實部和虛部組成的 (2 x DATA_BITS) 位元字。兩個部分都是 DATA_BITS 位元的互補數。此模組處理幀大小等於 N 個複雜字的變換大小的資料幀。要處理的訊框以複雜資料字序列到達 x(n) 輸入，每個時鐘間隔一個 (2 x DATA_BITS) 位元字。下一幀可以在當前幀的最後一個資料字之後立即開始，或在以後的任何時間開始。
下圖顯示了一個前amp幀 i+1 的 le 緊接在幀 i 之後，而幀 i+2 則在任意間隙之後。輸入資料amp訊框內的檔案必須在每個時鐘間隔出現，因此影格恰好持續 N 個時鐘間隔。流演算法存在相當大的延遲。輸出資料幀以與輸入幀之間相同的順序、時脈速率出現，且輸出幀之間具有相同的間隙（如果有）。
圖 1-6。串流 FFT 輸入資料幀

1.4.1 1.4.2

FFT 蝴蝶的數量等於 log2(N)，因此每 stage 由單獨的蝴蝶處理。結果，所有的tages 是並行處理的。
CoreFFT 計算 FFT 演算法所需的旋轉因子。上電時，核心會自動將旋轉因子上傳到片上 RAM 中，成為旋轉 LUT。無需用戶操作即可實現此目的。上傳完成後，核心啟動 RFS 訊號，讓資料來源知道核心已準備好開始 FFT 處理。 LUT 內容可隨時透過發出時鐘寬訊號 REFRESH 進行刷新。
串流 FFT 延遲串流 FFT 延遲主要由變換大小 N 定義。換句話說，對於位元反轉輸出，FFT結果關於輸入資料被延遲不少於N個資料間隔。有序輸出延遲大約是原來的兩倍。
串流 FFT 記憶體實作與就地架構類似，串流 FFT 使用硬 RAM 區塊來實現所需的記憶體、LUT 和延遲線。可以透過設定 URAM_MAXDEPTH 參數來控制記憶體實現。如果記憶體深度不超過參數值，CoreFFT 將使用微型 RAM。對於前amp在檔案中，URAM_MAXDEPTH 參數設定為 128，利用微型 RAM 建立深度為 128 及以下的記憶體。透過將參數值設為 0，可以完全阻止核心使用微型 RAM，以便可以在其他地方使用它們。

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功能說明

1.4.3

串流 FFT 輸出資料字順序 Radix-2 和 Radix-22 FFT 演算法所獲得的輸出結果採用位元反轉順序。
然而，就地實現在內部執行amp勒訂購。因此，核心將結果以自然順序輸出。流式 FFT 支援位元反轉和自然輸出順序。位元反轉選項利用更少的晶片資源並提供更小的延遲。

1.4.4 1.4.4.1

有限字長注意事項本節介紹 CoreFFT 有限的字長注意事項。

非縮放和縮放計劃模式
蝶形計算涉及加法和減法。這些操作可能導致蝶形資料寬度從輸入到輸出成長。每個蝶形 BF2I 或 BF2II（見圖 1-5）都可以在資料寬度中引入一個額外的位元。此外，乘法可以將結果加一位。總體潛在位元成長 = log2(N)+1 位元。必須採取預防措施以確保不存在資料溢出。

為了避免或降低外溢風險，核心採用以下兩種技術之一：
· 非縮放模式建構足夠寬的資料路徑以適應位元成長。資料路徑寬度從 s 開始成長tag到 stage 充分適應演算法位元成長，使資料溢位永遠不會發生。實部或虛部輸出位寬比輸入位寬 log2(N)+1 位元。該設計對於溢出點是完全安全的 view.
· 可設定的縮放計劃技術為使用者提供了縮小（截斷）每個可能導致溢出的中間結果的控制。輸出位寬等於輸入位寬。只有當縮放時間表與實際位元成長相符時，該技術才是溢出安全的，但這並不容易實現。可配置縮放的謹慎處理通常會導致額外的縮小。但是，如果已知變換訊號的性質對於某些或全部訊號是溢出安全的tag由於省略了廣泛的縮減，從信噪比和晶片資源利用率的角度來看，該技術都是有益的。當配置為縮放調度技術時，如果發生溢出，核心會產生溢出標誌。 Radix-22 蝴蝶可以引入 3 位元增長：蝴蝶 BF2I、BF2II 和乘法器每個都可以添加一位。但所有 FFT 中只有一次乘法tages 可以加位。由於預先未知tage 在乘法器引入額外位元（如果有）時，未縮放模式下的 FFT 引擎將資料路徑擴展為從第一個 s 開始的位tage.
在規模調度技術中，每 Radix-22 秒tage 可以引入 3 位元增長。 s內的資料路徑tage相應增長，即stage 輸出比 s 寬三位tage 輸入。引擎會切除 s 之後的三個額外位tag計算出e結果，即stage 輸出在進入下一個 s 之前被截斷三位tage.這種方法消除了猜測子s的需要tage 需要應用縮小尺度。
下表解釋了在縮放調度模式中根據特定 s 的 2 位調度值而被刪除的三位tage.

表 1-1。在規模規劃模式下刪除三個額外位

給定 Radix-22 S 的比例表tage

核心被切掉的部分

剪掉三個 MSB

剪掉兩個 MSB 和第一輪 LSB

剪掉一個 MSB 並舍入兩個 LSB

第三輪 LSB

除了 Radix-32 蝶形之外，尺寸為 128、512 或 22（不是四的冪）的 FFT/IFFT 使用單一 Radix-2 蝶形。適用於最後一次處理tage 並刪除一個額外的位。
核心在縮放調度模式下自動呼叫溢出檢測。一旦核心偵測到實際溢出，就會出現溢出標誌 (OVFLOW_FLAG)。此標誌保持活動狀態，直到偵測到溢出的輸出幀結束。

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功能說明

1.4.4.2

非標度模式輸入位寬限制非標度模式限制最大輸入位寬amp由核心處理的le位寬度。下表列出了每個 FFT 大小的最大位元寬度。
表 1-2。流式未縮放 FFT 最大輸入資料位元寬度

FFT 大小 16

最大輸入寬度 32

128

256

512

1024

2048

4096

1.4.4.3

輸入比例表比例表決定每個流 FFT 的縮小因子tage.每 Radix-22 秒tage 縮放因子由縮放表的專用兩位數控制，且 Radix-2 stag非四次冪 FFT 中使用的 e 由單一位元控制。下圖描繪了一個前amp1024 點 FFT 的比例表使用者介面檔。一對複選框對應於特定的 Radix-22 stage 表示縮小因子的兩位。特定s下的實際縮小因子tage 的計算方式為 22*Bit1+Bit0，取下列值之一：1, 2, 4, 8。規模計劃不會導致溢出。
圖 1-7。規模計劃使用者介面

下表列出了完全溢出安全的每個 FFT 大小的保守比例表。

表 1-3。各種 FFT 大小的保守比例表

FFT 大小

Radix-22 Stage

4096

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………..續 FFT 大小
2048 1024 512 256 128 64 32 16

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功能說明

Radix-22 Stage

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介面

2.介面
本節介紹 CoreFFT 的介面。

2.1
2.1.1

就地FFT
本節介紹 CoreFFT 的就地 FFT。

配置參數 CoreFFT 具有用於配置 RTL 程式碼的參數 (Verilog) 或泛型 (VHDL)。下表描述了參數和泛型。所有參數和泛型都是整數型別。
表 2-1。就地 CoreFFT 參數說明

參數反轉

有效範圍0

默認0

描述
0：正向傅立葉變換 1：反向傅立葉變換

規模

0：條件區塊浮點縮放

1：無條件區塊浮點縮放

若要套用輸入資料縮放，請將 SCALE 參數設為 0 並在輸入資料前面新增適當數量的保護位元。那麼條件塊浮點就不起作用了。

積分
寬度 MEMBUF

32、64、128、

256

256、512、1024、

2048、4096、

8192, 16384

變換尺寸。注意：僅 RTG16384、PolarFire 和 PolarFire SoC 零件支援 4 點 FFT。
數據和旋轉因子位寬
0：最小（無緩衝區）配置 1：緩衝配置

SCALE_EXP_ON

0：不建構條件塊浮點

指數計算器

1：建構計算器

URAM_MAXDEPTH

0, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512

SmartFusion2、IGLOO2、RTG4、PolarFire 和 PolarFire SoC 元件上可用的 microRAM 可實現最大 RAM 深度。當使用者選擇的變換大小 POINTS 所需的 RAM 深度超過 URAM_MAXDEPTH 時，將使用大型 LSRAM 區塊。

2.1.2

連接埠下表列出了就地 CoreFFT 架構的連接埠訊號。
表 2-2。就地 CoreFFT 連接埠描述

連接埠名稱 DATAI_IM

輸入/輸出埠寬度位元描述

寬度

要轉換的虛構輸入數據

DATAI_RE

寬度

要轉換的實際輸入數據

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介面

………..繼續

連接埠名稱

輸入/輸出

DATAI_VALID 輸入

連接埠寬度位 1

描述
輸入複合字有效此訊號伴隨輸入 DATAI_IM、DATAI_RE 上出現的有效輸入複合字。當此訊號有效時，如果 BUF_READY 訊號已置位，則輸入複合字將載入到核心記憶體中。

READ_OUTP 輸入

讀取轉換後的資料通常，一旦 FFT 結果準備好，模組就會以 N 個複雜字的單突發形式輸出它們。轉換後的資料接收方可以透過取消 READ_OUTP 訊號來在突發中插入任意中斷。

DATAO_IM

出去

DATAO_RE

出去

DATAO_VALID 輸出

寬度寬度 1

虛數輸出數據
實際輸出數據
輸出複雜字有效此訊號伴隨 DATAO_IM 和 DATAO_RE 輸出上出現的有效輸出複雜字。

BUF_READY 輸出

FFT 接受新資料當核心準備好接受資料時，會發出訊號。此訊號保持活動狀態，直到核心記憶體已滿。換句話說，訊號保持活動狀態，直到 POINTS 複數輸入amp文件已載入。

OUTP_READY 輸出

FFT 結果就緒當 FFT 結果準備好可供轉換後的資料接收方讀取時，核心將發出該訊號。當讀取轉換後的資料幀時，此訊號保持活動狀態。通常它會持續 POINTS 時鐘間隔，除非 READ_OUTP 訊號被置為無效。

SCALE_EXP

出去

樓層[log2 ( Ceil(log2(POIN TS)))]+1

條件區塊浮點縮放指數可透過設定 SCALE_EXP_ON 參數來啟用此選用輸出。僅當核心處於條件區塊浮點縮放模式（參數 SCALE = 0）時才能啟用輸出。

乒乓球

出去

輸入記憶體緩衝區的 Pong 群組被 FFT 引擎用作工作就地記憶體。此可選訊號僅在緩衝配置中有效。
時脈上升沿有效核心主時鐘

慢時鐘

NGRST

用於旋轉LUT初始化的低頻上升沿時脈訊號，它應該至少除以CLK頻率的八倍。
異步復位低電平有效

重要提示：除非另有說明，所有訊號均為高電位有效（邏輯 1）。

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介面

2.2
2.2.1

流式快速傅立葉變換
流式 FFT 可透過 GUI 可設定本機介面或 AXI4 流式介面使用。

配置參數 CoreFFT 具有用於配置 RTL 程式碼的參數 (Verilog) 或泛型 (VHDL)。下表描述了這些參數和泛型。所有參數和泛型都是整數型別。
表 2-3。 CoreFFT 流架構參數說明

參數名稱 FFT_SIZE

有效範圍默認值
16、32、64、128、256 256、512、1024、2048 和 4096

描述
變換大小點核心處理複數資料幀，每個幀包含 FFT_SIZE 複數amp萊斯。轉換後的資料幀具有相同的大小。

NATIV_AXI4

0 – 1

IP的介面選擇

· 0 – 本機接口

· 1 – AXI4 流介面

僅適用於串流架構

縮放_開

0 – 1

1 – 啟用可設定的規模計劃

啟用該選項後，內核將套用可配置的

比例因子，每隻蝴蝶之後的 SCALE_SCH。

0 – 未縮放模式

比例_SCH

規模表

如果 SCALE_ON 參數等於 1，則 SCALE_SCH 用於

定義每個處理的縮放因子tage.

DATA_BITS TWID_BITS 訂單

8 – 32 8 – 32 0 – 1

輸入資料實部或虛部的位寬。

旋轉其實部或虛部的位寬因子。

0：以位元反轉順序輸出數據

1：依正常順序輸出數據

URAM_最大深度 0、4、8、16、32、0 64、128、256、512

SmartFusion2、IGLOO2、RTG4、PolarFire 或 PolarFire SoC 元件上可用的 micro-RAM 可實現最大 RAM 深度。當使用者選擇的變換大小 POINTS 所需的 RAM 深度超過 URAM_MAXDEPTH 時，將使用大型 LSRAM 區塊。

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介面

………..繼續
參數名稱
AXI4S_IN_DATA 註：解釋實部和虛部輸入資料的 0 填充ampNATIV_AXI4 = 1 時的文件

有效範圍 8,16,24,32

默認24

描述
它是內部產生的參數，使用者無法存取。它用於解釋輸入資料 samp位元組邊界方面的文件，以方便 AXI4 流介面。 AXI4S_IN_DATA 大小定義如下：
1. 如果 DATA_BITS = 8 則 AXI4S_IN_DATA= 8，則輸入資料不需要填充amp萊斯
2. 如果 8 < DATA_BITS < 16 則 AXI4S_IN_DATA = 16，輸入數據amp對於實數和虛數數據，檔案的 MSB 位置必須以 16 (DATA_BITS) 個 0 進行填充amp發送前的文件
3. 如果 16 < DATA_BITS < 24 則 AXI4S_IN_DATA = 24，輸入數據amp對於實數和虛數數據，檔案的 MSB 位置必須以 24 (DATA_BITS) 個 0 進行填充amp發送前的文件
4. 如果 24 < DATA_BITS < 32 則 AXI4S_IN_DATA = 32，輸入數據amp對於實數和虛數數據，檔案的 MSB 位置必須以 32 (DATA_BITS) 個 0 進行填充amp發送前的文件
注意：填充應該從MSB開始。

使用者指南

DS50003348C-第 15 頁

CoreFFT v8.0
介面

………..續參數名稱

有效範圍

AXI4S_OUT_DATA 8,16,24,32, 40 註：解釋實部和虛部輸出資料的 0 填充ampNATIV_AXI4 = 1 時的文件

默認24

描述
它是內部產生的參數，使用者無法存取。它用於解釋輸出數據 samp位元組邊界方面的文件，以方便 AXI4 流介面。 AXI4S_OUT_DATA 大小定義如下：
當SCALE_ON = 0時，則輸出samp檔案大小為 STREAM_DATAO_BITS = DATA_BITS+ceil_log2 (FFT_SIZE) + 1
當SCALE_ON = 1時，則輸出samp檔案大小為 STREAM_DATAO_BITS = DATA_BITS
1. 如果 STREAM_DATAO_BITS = 8 則 AXI4S_OUT_DATA = 8，則不會為輸出資料新增填充amp萊斯
2. 如果 8 < STREAM_DATAO_BITS < 16 則 AXI4S_OUT_DATA= 16，則輸出數據amp檔案在 MSB 位置以 16 – (STREAM_DATAO_BITS) 個 0 填充，無論是實數資料還是虛數數據amp取景前的萊斯
3. 如果 16 < STREAM_DATAO_BITS < 24 則 AXI4S_OUT_DATA = 24，則輸出數據amp檔案在 MSB 位置以 24 – (STREAM_DATAO_BITS) 個 0 填充，無論是實數資料還是虛數數據amp取景前的萊斯
4. 如果 24 < STREAM_DATAO_BITS < 32 則 AXI4S_OUT_DATA = 32，則輸出數據amp檔案在 MSB 位置以 32-(STREAM_DATAO_BITS) 個 0 填充，無論是實數資料還是虛數數據amp取景前的萊斯
5. 如果 32 < STREAM_DATAO_BITS < 40 則 AXI4S_OUT_DATA = 40，則輸出數據amp檔案在 MSB 位置以 40 – (STREAM_DATAO_BITS) 個 0 填充，無論是實數資料還是虛數數據amp取景前的萊斯
注意：填充應該從MSB開始。

2.2.2

連接埠下表描述了 Streaming CoreFFT 巨集的連接埠訊號。
表 2-4。流式 FFT I/O 訊號描述

連接埠名稱 CLK SLOWCLK
時脈訊號

輸入/輸出輸入輸入
In

端口寬度，位描述

上升沿時脈訊號

用於旋轉 LUT 的低頻上升沿時脈訊號

初始化時，至少應除以CLK的四倍

頻率。

可選時脈使能訊號

取消置位訊號後，核心停止產生有效訊號

結果

NGRST

快速恢復時間

NATIV_AXI4 = 1 時可用的連接埠

異步復位訊號低電平有效。可選同步復位訊號高電平有效。

使用者指南

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CoreFFT v8.0
介面

………..繼續

連接埠名稱

輸入/輸出

AXI4_S_DATAI_ 在 TVVALID 中

AXI4_S_DATAI_ 輸出 TREADY
AXI4_S_TDATAI 輸入

AXI4_S_TLASTI 輸入
AXI4_M_DATAO 輸出 _TVALID

_TREADY 中的 AXI4_M_DATAO

AXI4_M_TDATA 輸出 O

AXI4_M_TLAST 輸出 O
AXI4_S_CONFIG 在 I_TVALID 中

AXI4_S_

出去

配置

_TREADY

AXI4_S_CONFIG 在我

AXI4_M_CONFI 輸出 GO_TVALID
GO _TREADY 中的 AXI4_M_CONFI

端口寬度，位描述

AXI4 Stream 資料從外部來源有效輸入到內核

表示數據的可用性。它充當核心的開始。

注意：請閱讀 START 連接埠說明以取得更多資訊。

AXI4 將資料流準備好傳送到外部來源

指示核心已準備好接受數據

（2 *

AXI4 將資料輸入從來源流傳輸到核心。

AXI4S_IN_DATA) 包含以 0 和虛數填滿的實數資料 (DATAI_RE)

(DATAI_IM) 資料相應地以 0 填充。

表示最後一個資料的傳輸amp來自外部的文件

來源。

AXI4 流資料有效輸出到接收器表示核心已準備就緒

發送轉換後的資料。它充當核心的DATAO_VALID。

注意：閱讀 DATAO_VALID 連接埠描述以了解更多信息

資訊.

AXI4 流資料從接收器準備就緒

指示外部接收器準備就緒

核心功能必須始終為 1

(2 * AXI4S_OUT_DATA)

AXI4 將資料串流傳輸至接收器。
包含以 0 填入的轉換後的實數資料 (DATAO_RE) 和相應地以 0 填入的虛數資料 (DATAO_IM)。

表示最後一次轉換的資料的傳輸amp來自

從外部來源到核心的有效輸入

指示配置資料可用性

準備好外部來源來指示核心準備就緒

接受配置數據。

配置資料從來源輸入到核心以及來源

傳輸資料前應配置IPamp萊斯。它

包含以下設定資訊：

· Bit0 – INVERSE（當該位元為高電位時，核心計算後續資料幀的反向 FFT，否則為正向 FFT）

· Bit1 – REFRESH（重新載入對應 RAM 區塊中的旋轉係數 LUT）

狀態資料有效輸出至接收器

指示核心已準備好發送轉換後的數據

接收器準備好狀態數據

指示外部接收器準備就緒。

對於核心功能，它必須始終為 1。

使用者指南

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CoreFFT v8.0
介面

………..繼續

連接埠名稱

輸入/輸出

AXI4_M_CONFI 輸出 GO

端口寬度，位描述

狀態資料輸出至接收器

它包含以下狀態資訊：

Bit0 – OVFLOW_FLAG（算術溢出標誌，如果 FFT/IFFT 計算溢出，CoreFFT 會置位該標誌。一旦核心偵測到溢出，該標誌就會啟動。該標誌在當前輸出資料幀結束時結束）

NATIV_AXI4=0 時可用的連接埠

數據IM

資料位

DATAI_RE

資料位

開始

要轉換的虛構輸入資料。
要轉換的實際輸入資料。
變換開始訊號
表示第一個 s 的時刻ampN 個複數的輸入資料幀的文件amples進入核心。
如果在前一個輸入資料幀尚未完成時出現 START，則該訊號將被忽略。

逆

逆變換當訊號有效時，內核計算後續資料幀的逆 FFT，否則計算正向 FFT。

重新整理

DATAO_IM

出去

DATAO_RE

出去

OUTP_READY 輸出

1
資料位資料位 1

重新載入對應 RAM 區塊中的旋轉係數 LUT。
虛數輸出數據
實際輸出數據
FFT 結果已準備好當核心即將輸出一幀 N FFT 資料時，將斷言該訊號。訊號的寬度為一個時鐘間隔。

DATAO_VALID 輸出

輸出幀有效
伴隨有效的輸出資料幀。一旦啟動，訊號將持續 N 個時脈週期。
如果輸入資料連續出現，幀之間沒有間隙，則 DATAO_VALID 一旦啟動將無限期地持續。

OVFLOW_FLAG 輸出

算術溢位標誌如果 FFT/IFFT 計算溢出，CoreFFT 會置位該標誌。一旦核心偵測到溢出，該標誌就會啟動。當前輸出資料幀結束時此標誌結束。

射頻訊號系統

出去

請求啟動核心在準備好下一個輸入資料幀時斷言該訊號。一旦核心準備好下一幀，訊號就會開始。當核心收到請求的 START 訊號時，該訊號結束。

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介面
重要提示：除非另有說明，所有訊號均為高電位有效（邏輯 1）。

2.2.3

AXI4 流介面的輸入/輸出資料幀格式選擇 AXI4 流介面時，輸入和輸出資料幀可用作級聯實部和虛部數據，數據為amp檔案首先用零填充以匹配位元組邊界，以促進 AXI4 串流。
對於前ample，DATA_BITS為26，最近的位元組邊界是32，因此需要為實數和虛數資料附加六個0amp級聯到幀 AXI4 流 I/O 資料之前的文件
表 2-5。 AXI4 流介面 I/O 資料幀格式

位元：63…58 0 填充

位元：57…32 虛數數據

位元：31..26 0 的填充

位元：25…0 實際數據

提示：請參閱表 4-4 中的 AXI2S_IN_DATA 和 AXI3S_OUT_DATA 參數說明以了解零填充。

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CoreFFT v8.0
時序圖
3.時序圖
本節介紹CoreFFT的時序圖。
3.1 就地FFT
當就地 FFT 置位 BUF_READY 訊號時，資料來源開始提供數據amp要轉換的檔案。輸入資料 s 的虛部和實部amp文件必須同時提供並附有有效性位元 DATAI_VALID。資料來源可以提供sample 在每個時脈週期或以任意較慢的速率（參見圖 3-1）。一旦 FFT 模組接收到 N 個輸入amp文件中，它降低了 BUF_READY 訊號。 FFT 引擎在資料準備好後自動開始處理資料。在最小記憶體配置中，處理階段在資料載入完成後立即開始。在緩衝配置中，FFT 引擎可以等待，直到處理完前一個資料突發。然後，引擎自動啟動。下圖顯示了輸入資料的載入。圖 3-1。載入輸入數據
完成轉換後，FFT 模組置位 OUTP_READY 訊號並開始產生 FFT 結果。輸出 s 的虛部和實部amp檔案同時出現在 DATAO_IM 和 DATAO_RE 多位輸出上。每個輸出ample 伴隨有 DATAO_VALID 位元。資料接收器在每個時脈週期或以任意較慢的速率接受轉換後的資料。當 READ_OUTP 訊號置位時，FFT 模組會持續提供資料輸出。控制輸出amp在此速率下，接收器必須在需要時取消置位 READ_OUTP 訊號（如下圖所示）。下圖顯示了變換資料的接收。圖 3-2。接收轉換後的數據

當使用READ_OUTP訊號控制讀取速率時，需要考慮可能的FFT週期成長。在最小記憶體配置中，讀取（上傳）時間的任何延長都會延長 FFT 週期，請參見圖 1-2。在緩衝配置中，當實際上傳時間超過圖 1-3 中「可用於讀取週期 i 的結果」所示的專用間隔時，FFT 週期就會成長。此外，在緩衝配置中，即使較舊的結果尚未讀出，輸出緩衝器也會開始接受新的 FFT 結果，以覆蓋較舊的結果。在這種情況下，當 OUTP_READY 和 DATAO_VALID 訊號不再有效時，核心會將其置為無效。

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CoreFFT v8.0
時序圖

3.2
3.2.1

流式快速傅立葉變換
對於 AXI4S 接口，AXI4S 接口端口的操作映射到本機接口的操作。一對一映射請參閱2 埠表4-2.2。流式 FFT。
RFS 和 START 核心產生 RFS 訊號，讓資料來源知道它已準備好接收下一幀輸入資料amp萊斯。置位後，RFS 保持活動狀態，直到資料來源回應 START 訊號。
一旦核心收到 START 訊號，它就會取消置位 RFS 訊號並開始接收輸入資料幀。經過N個時鐘週期後，資料幀接收完成，RFS訊號再次啟動。下圖顯示了一個前amp當 FFT 引擎等待資料來源提供 START 訊號。
圖 3-3。 RFS 等待 START

START 訊號具有永久有效值，且內核在前一幀結束後立即開始接收另一個輸入訊框。資料來源可以選擇監控 RFS 訊號。它可以隨時發出 START 訊號，並且核心會盡快開始接受另一個輸入幀。在圖 3-3 的情況下，新幀載入在 START 訊號之後立即開始。如果在載入前一個輸入幀時出現 START 訊號，則核心會等待該幀結束，然後開始載入另一個幀。下圖是另一個examp輸入資料無限期地出現，幀之間沒有間隙。圖 3-4。轉換串流數據
下圖顯示了START訊號領先實際輸入幀一個時脈間隔。圖 3-5。 START 引領數據

3.2.2

OUTP_READY 和 DATAO_VALID
當 FFT 結果準備就緒時，這兩個訊號用於通知資料接收器。 OUTP_READY 是一個時脈寬度脈衝。當輸出資料幀即將輸出時，核心斷言。核心在產生輸出幀時置位 DATAO_VALID 訊號。 DATAO_VALID 訊號落後於 OUTP_READY 訊號一個時脈間隔。下圖顯示了兩個訊號和 FFT 後的資料幀之間的時序關係。

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DS50003348C-第 21 頁

圖 3-6。輸出數據和握手訊號

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時序圖

下圖顯示了當串流資料幀之間沒有間隙時 DATAO_VALID 訊號永久有效的情況。
圖 3-7。無間隙流式輸出數據

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CoreFFT v8.0
工具流程
4. 工具流程
本節介紹CoreFFT的工具流程。
4.1許可證
CoreFFT 已鎖定許可證。
4.2 在SmartDesign中配置CoreFFT
CoreFFT 可透過以下位址在 Libero® IP 目錄中下載： web 儲存庫。在目錄中列出後，可以使用 SmartDesign 流程對核心進行實例化。若要了解如何建立 SmartDesign 項目，請參閱 SmartDesign 使用者指南。配置並產生核心實例後，可以使用 CoreFFT 提供的測試平台來模擬基本功能。測試平台參數自動調整為 CoreFFT 配置。 CoreFFT 可以實例化為更大設計的元件。
重要提示：CoreFFT 與 Libero 整合設計環境 (IDE) 和 Libero SoC 相容。除非另有說明，本文檔使用名稱 Libero 來識別 Libero IDE 和 Libero SoC。圖 4-1。 SmartDesign CoreFFT 實例 View
可以使用 SmartDesign 中的設定圖形使用者介面 (GUI) 來配置核心。前任ampSmartFusion2 系列的 GUI 檔案如下圖所示。

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DS50003348C-第 23 頁

圖 4-2。在 SmartDesign 中配置 CoreFFT

CoreFFT v8.0
工具流程

4.3 仿真流程
CoreFFT 的使用者測試平台包含在該版本中。為此，請執行下列步驟： 1. 若要執行使用者測試平台，請將 Design Root 設定為 Libero SoC 設計層次結構窗格中的 CoreFFT 實例。 2. 在 Libero SoC Design Flow 視窗中的 Verify Pre-Synthesized Design 下，以滑鼠右鍵按一下 Simulate，然後選擇 Open Interactively。這將調用 ModelSim 並自動運行模擬。
重要提示：在模擬內核的 VHDL 版本時，您可能希望擺脫 IEEE.NUMERIC_STD 庫警告。為此，請將以下兩行新增至自動產生的 run.do 中 file:
· 設定 NumericStdNoWarnings -1 · 設定 StdArithNoWarnings -1

4.3.1 4.3.1.1

測試平台用於驗證和測試CoreFFT的統一測試平台稱為使用者測試平台。
使用者測試平台下圖顯示了測試平台的框圖。下面的方程式顯示了黃金行為 FFT 如何實現有限精度計算（如圖所示）
x(k) = n= 0N-1X(n)e?jnk2?/N

如簡介中的公式 1 或公式 2 所示，黃金 FFT 和 CoreFFT 的配置相同並接收相同的測試訊號。測試平台將黃金模組的輸出訊號與實際的 CoreFFT 進行比較。

使用者指南

DS50003348C-第 24 頁

圖 4-3。 CoreFFT 用戶測試平台

CoreFFT v8.0
工具流程

測試平台提供了前amp有關如何使用產生的 FFT 模組的檔案。測試台可以根據需要進行修改。
4.4 設計約束
核心時序需要在時脈邊界之間使用例外（即錯誤路徑和多周期路徑）。有關要新增的所需約束的參考，請參閱路徑中的 CoreFFT.sdc。 /組件/Actel/DirectCores/CoreFFT/ /約束/ CoreFFT.sdc。
4.5 Libero SoC 中的綜合
若要執行所選配置的綜合，請執行下列步驟： 1. 在設定 GUI 中適當設定設計根。 2. 在「實現設計」下的「設計流程」標籤中，右鍵點選「綜合」並選擇「運行」。
4.6 Libero SoC 中的佈局佈線
適當設定設計根並運行綜合後。在“設計流程”標籤中的“實現設計”下，右鍵單擊“佈局和佈線”，然後按一下“運行”。

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DS50003348C-第 25 頁

CoreFFT v8.0
系統整合
5.系統集成
本節提供了一個前amp顯示 CoreFFT 整合的檔案。
5.1 就地FFT
下圖顯示了一個前amp使用核心的le。當就地 FFT 置位 BUF_READY 訊號時，資料來源開始提供數據amp要轉換的檔案。輸入資料 s 的虛部和實部amp文件必須同時提供並附有有效性位元 DATAI_VALID。資料來源可以提供ample 在每個時脈週期或以任意較慢的速率（見圖 3-1）。 FFT模組接收N個輸入後amp文件中，它降低了 BUF_READY 訊號。圖 5-1。前任amp就地 FFT 系統的文件

FFT 引擎在資料準備好後自動開始處理資料。在最小記憶體配置中，處理階段在資料載入完成後立即開始。在緩衝配置中，FFT 引擎可以等待，直到處理完前一個資料突發。然後引擎自動啟動。
5.2 流式FFT
核心對每個時脈週期傳入的資料執行前向 FFT。資料來源持續提供數據，而資料接收器持續接收 FFT 處理結果並在必要時監視溢出標誌。如果需要處理資料幀，則可以使用可選的輸入 START 訊號和輸出 RFS 訊號。資料來源產生START訊號來標記另一幀的開始，資料接收器使用RFS訊號來標記輸出幀的開始。 Streaming CoreFFT可以處理無限複雜的資料流，如下圖所示。

使用者指南

DS50003348C-第 26 頁

圖 5-2。前任amp串流 FFT 系統文件

CoreFFT v8.0
系統整合

使用者指南

DS50003348C-第 27 頁

CoreFFT v8.0
附錄 A：就地 FFT 設備利用…

6. 附錄 A：就地 FFT 設備利用率與效能
表 6-1 和表 6-2 顯示了各種就地 FFT 大小和資料寬度的利用率和效能。這些數字是從表 6-3 中列出的配置中獲得的。
表 6-1。就地 FFT SmartFusion2 M2S050 裝置利用率與效能（最小記憶體配置）

核心參數

結構資源使用情況

積木

表現

積分 256

寬度18

深度FF 1227

4 個查找表 1245

總計 2472

LSRAM MACC

時脈頻率
328

FFT 時間（秒）
3.3

512

1262

1521

2783

321

7.4

1024

1299

2029

3328

310

16.8

4096

1685

4190

5875

288

85.7

表 6-2。就地 FFT SmartFusion2 M2S050 裝置利用率與效能（緩衝配置）

核心參數

點數寬度

256

512

1024

4096

結構資源使用情況

直方圖

4個查找表

全部的

1487

1558

3045

1527

1820

3347

1579

2346

3925

2418

4955

7372

塊 LSRAM 7 7 7 28

反貪會 4 4 4 4

表現

時脈速率 FFT 時間（秒）

328

3.3

321

7.4

310

16.8

281

87.8

提示： · 表 6-1 和表 6-2 中的數據是使用典型的合成設定獲得的。 Synplify 頻率 (MHz) 設定為 500
· 使用 Libero v12.4 獲得利用率數據，新版本可能會帶來潛在的領域和效能改進
· 在綜合設定中，ROM 元件對應到邏輯，RAM 最佳化對應到高速
· 佈局設定如下：
啟用設計器區塊創建
啟用高效佈局
· 顯示的 FFT 時間僅反映變換時間。它不考慮資料下載或結果上傳時間

表 6-3。就地 FFT PolarFire MPF300 設備利用率與效能（最小記憶體配置）

核心參數

結構資源使用情況

最大時鐘

點寬度 uRAM 深度 4 LUT DFF uRAM LSRAM MACC 頻率

512

939 1189 9

415

轉換時間（美國）
0.6

128

512

1087 1254 9

415

1.2

256

512

1501 1470 18 0

415

2.6

使用者指南

DS50003348C-第 28 頁

CoreFFT v8.0
附錄 A：就地 FFT 設備利用…

………..繼續

核心參數

結構資源使用情況

最大時鐘

點寬度 uRAM 深度 4 LUT DFF uRAM LSRAM MACC 頻率

512

1519 1275 0

386

512

2494 2841 0

364

1024 25

3088 2859 0

369

4096 18

4161 1679 0

352

4096 25

6426 3237 0

339

16384 18

9667 3234 0

296

16384 25

17285 5483 0

325

轉換時間（美國）
6.2 6.7 14.3 70.1 73 387 353.5

表 6-4。就地 FFT PolarFire MPF300 設備利用率與效能（緩衝配置）

核心參數

結構資源使用情況

最大時鐘

點寬度 uRAM 深度 4 LUT DFF uRAM LSRAM MACC 頻率

轉換時間（美國）

512

1294 1543 21 0

351

0.7

256

512

2099 2050 42 0

351

3.1

512

2858 2858 84 0

351

6.8

1024 18

512

4962 4488 168 0

278

18.7

16384 18

12346 6219 0

126

335

342

提示： · 表 6-3 和表 6-4 中的資料是使用典型的 Libero SoC 工具設定獲得的。時序約束設定為 400 MHz
· 使用 Libero v12.4 獲得利用率數據，新版本可能會帶來潛在的領域和效能改進
· 在綜合設定中，ROM 元件對應到邏輯，RAM 最佳化對應到高速
· 為時序驅動的高強度佈局設定佈局和佈線
· FFT 時間僅反映變換時間。它不考慮資料下載或結果上傳時間

重要提示：PolarFire SoC 系列的 FPGA 資源和效能數據與 PolarFire 系列類似。

表 6-5。就地 FFT 利用率和效能配置參數 INVERSE SCALE SCALE_EXP_ON HDL 類型

值 0 0 0 Verilog

使用者指南

DS50003348C-第 29 頁

CoreFFT v8.0
附錄 B：流式 FFT 設備利用…

7. 附錄 B：流式 FFT 設備利用率與效能
下表列出了各種串流 FFT 配置的利用率和效能。
表 7-1。串流 FFT SmartFusion2 M2S050T 速度等級 -1

核心參數

資源使用情況

積木

時脈頻率

FFT_SIZE DATA_BITS TWID_BITS 順序 DFF 4LUT 總計 LSRAM uRAM MACC

反向 2198 1886 4084 0

241

正常 1963 1600 3563 0

241

反向 3268 2739 6007 0

225

反向 3867 3355 7222 0

217

128

反向 4892 4355 9247 5

216

256

反向 5510 5302 10812 7

229

256

正常 5330 5067 10406 3

229

256

反向 8642 7558 16200 8

223

512

反向 6634 6861 13495 10

228

512

反向 9302 8862 18164 12

228

1024

反向 10847 11748 22595 17

225

1024

反向 11643 12425 24068 19

221

提示：· uRAM 最大深度設定為 64
· 利用率資料是使用 Libero v12.4 獲得的，新版本可能會帶來潛在的領域和效能改進
· 在綜合設定中，ROM 元件對應到邏輯，RAM 最佳化對應到高速。 Synplify 頻率設定為 500
· 設定佈局高強度模式

表 7-2。流 FFT PolarFire MPF300 速度等級 -1

核心參數
FFT_SIZE DATA_BIT TWID_BITS SCALE uRAM 順序深度

資源使用情況

鐘

4LUT DFF uRAM LSRAM MACC 速率

256 反向 1306 1593 6

319

256 正常 1421 1700 12 0

319

256 反向 1967 2268 18 0

319

256 反向 2459 2692 15 0

319

128

256 正常 4633 4911 44 0

310

256

離開

256 正常 6596 6922 94 0

307

256

512

反向 8124 8064 0

304

反向 6686 5691 0

293

使用者指南

DS50003348C-第 30 頁

CoreFFT v8.0
附錄 B：流式 FFT 設備利用…

………..續核心參數
FFT_SIZE DATA_BIT TWID_BITS SCALE uRAM 順序深度

資源使用情況

鐘

4LUT DFF uRAM LSRAM MACC 速率

1024

反向 13974 10569 0

304

1024

正常 14289 10816 0

307

2048

正常 12852 7640 0

304

2048

反向 12469 7319 0

315

4096

正常 29977 14288 0

305

4096

512 正常 34448 17097 120 48

301

提示： · 上表中的資料是使用典型的 Libero SoC 工具設定獲得的。時序約束設定為 400 MHz
· AXI4S 介面和本機介面的串流架構的設備使用率幾乎相同
· 利用率資料是使用 Libero v12.4 獲得的，新版本可能會帶來潛在的領域和效能改進
· 在綜合設定中，ROM 元件對應到邏輯，RAM 最佳化對應到高速
· 為時序驅動的高努力佈局設定佈局和路線
· PolarFire SoC 系列的 FPGA 資源與效能數據與 PolarFire 系列類似

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DS50003348C-第 31 頁

CoreFFT v8.0
修訂歷史

8. 修訂歷史
修訂歷史記錄描述了文件中實施的變更。變更按修訂版列出，從最新出版物開始。
表 8-1。修訂記錄

修訂日期說明

08/2022 在文件修訂版 C 中，更新了表 6-1、表 6-2、表 6-3、表 6-4、表 7-1、

和表 7-2。

07/2022 以下是該文件修訂版 B 的變更清單：

· 更新：2中的表2-2.1.2。港口。

· 更新：2中的表4-2.2.2。港口。

· 更新：4.4。設計限制。

· 刪除：「配置時序約束」部分。

07/2022 以下是文件修訂版 A 的變更清單：

· 文件已移轉至 Microchip 範本。

· 文檔號碼由50003348更新為DS50200267A。

· 更新了以下部分：

特性中的表 1。

設備利用率和性能。

1 中的表 2-1.4.4.2。非縮放模式輸入位寬限制。

1 中的圖 7-1.4.4.3。輸入規模計劃。

1中的表3-1.4.4.3。輸入規模計劃。

2 中的表 3-2.2.1。配置參數。

2 中的表 4-2.2.2。港口。

2 中的表 2-2.1.2。港口。

4 中的圖 2-4.2。在 SmartDesign 中配置 CoreFFT。

· 新增以下部分： 1.4.3。流式 FFT 輸出資料字順序。 2.2.3. AXI4 流介面的輸入/輸出資料幀格式。 4.3.模擬流程。 4.4.設計限制。 4.5. Libero SoC 中的綜合。 4.6。 Libero SoC 中的佈局佈線。
· 刪除了以下部分：「支援的版本」。 “自然輸出順序。”

—

添加了 PolarFire® SoC 支持。

—

“產品支援”：已刪除。

—

更新了與 CoreFFT v7.0 相關的變更。

—

更新了與 CoreFFT v6.4 相關的變更。

—

更新了與 CoreFFT v6.3 相關的變更。

—

更新了與受支援家庭 (SAR 47942) 相關的變更。

—

更新了與 CoreFFT v6.1 相關的變更。

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DS50003348C-第 32 頁

CoreFFT v8.0
修訂歷史

………..續修訂日期

—

描述
以下是文件 revision3.0 的變更清單： · 更新了與 CoreFFT v6.0 相關的變更。 · 此版本增加了對 SmartFusion2 系列的支援（僅限就地架構）。
以下是文件修訂版 2.0 中的變更清單： · 更新了與 CoreFFT v5.0 相關的變更。 · 此版本為現有的 In-place CoreFFT v4.0 新增了新的架構。 · 新架構支援串流正向和反向FFT，可轉換高速資料流。
初次發布。

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DS50003348C-第 33 頁

CoreFFT v8.0
微芯片 FPGA 支持
Microchip FPGA 產品組為其產品提供各種支持服務，包括客戶服務、客戶技術支持中心、 web站點和全球銷售辦事處。建議客戶在聯繫支持之前訪問 Microchip 在線資源，因為他們的查詢很可能已經得到解答。通過以下方式聯繫技術支持中心 web網址為 www.microchip.com/support。提及 FPGA 器件部件號，選擇合適的案例類別，並上傳設計 file在創建技術支持案例時。聯繫客戶服務獲取非技術產品支持，例如產品定價、產品升級、更新信息、訂單狀態和授權。
· 從北美，請致電 800.262.1060 · 從世界其他地區，請致電 650.318.4460 · 傳真，從世界任何地方，請撥打 650.318.8044
微芯資訊
微芯片 Web地點
Microchip 透過我們的網站提供線上支持 web網址為 www.microchip.com/。這個 web網站用於製作 file客戶可以輕鬆獲取資訊和資訊。一些可用的內容包括：
· 產品支持數據表和勘誤表、應用說明和 samp文件程式、設計資源、使用者指南和硬體支援文件、最新軟體版本和存檔軟體
· 一般技術支援常見問題 (FAQ)、技術支援請求、線上討論群組、Microchip 設計合作夥伴計劃成員列表
· Microchip 業務產品選擇器和訂購指南、最新的 Microchip 新聞稿、研討會和活動列表、Microchip 銷售辦事處、分銷商和工廠代表列表
產品變更通知服務
Microchip 的產品變更通知服務有助於客戶隨時了解 Microchip 產品的最新情況。每當有與感興趣的指定產品系列或開發工具相關的變更、更新、修訂或勘誤表時，訂閱者都會收到電子郵件通知。要註冊，請訪問 www.microchip.com/pcn 並按照註冊說明進行操作。
客戶支援
Microchip 產品的使用者可以透過多種管道獲得協助： · 經銷商或代表 · 當地銷售辦事處 · 嵌入式解決方案工程師 (ESE) · 技術支持
客戶應聯繫其經銷商、代表或 ESE 尋求支持。當地的銷售辦事處也可以為客戶提供幫助。本文檔中包含銷售辦事處和地點的列表。技術支持可通過 web網址：www.microchip.com/support
Microchip 設備代碼保護功能
請注意 Microchip 產品上代碼保護功能的以下詳細資訊：

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CoreFFT v8.0
· Microchip 產品符合其特定 Microchip 資料表中所包含的規格。 · Microchip 相信其產品系列在預期使用時是安全的，在操作範圍內
規格，並在正常條件下。 · Microchip 重視並積極保護其智慧財產權。嘗試違反代碼
Microchip 產品的保護功能是嚴格禁止的，可能違反《數位千禧年版權法》。 · Microchip 或任何其他半導體製造商都無法保證其程式碼的安全性。代碼保護並不意味著我們保證產品「牢不可破」。代碼保護不斷發展。 Microchip 致力於不斷改進我們產品的程式碼保護功能。
法律聲明
本出版物和此處的信息只能用於 Microchip 產品，包括設計、測試 Microchip 產品並將其與您的應用程序集成。以任何其他方式使用此信息均違反這些條款。有關設備應用程序的信息僅為方便您而提供，可能會被更新所取代。您有責任確保您的應用程序符合您的規範。如需更多支持，請聯繫您當地的 Microchip 銷售辦事處，或訪問 www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services 獲取更多支持。
此資訊由 MICROCHIP 「按原樣」提供。 MICROCHIP 不就這些資訊做出任何明示或暗示、書面或口頭、法定或其他形式的陳述或保證，包括但不限於不侵權、適銷性和特定用途適用性的任何暗示保證，或保證與其狀況、質量或性能有關。
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在生命維持和/或安全應用中使用 Microchip 設備的風險完全由買方承擔，買方同意為 Microchip 辯護、賠償並使 Microchip 免受因此類使用而造成的任何及所有損害、索賠、訴訟或費用。除非另有說明，否則任何 Microchip 智慧財產權均不會以暗示或其他方式授予任何授權。
商標
Microchip 名稱和徽標、Microchip 徽標、Adaptec、AVR、AVR 徽標、AVR Freaks、BesTime、BitCloud、CryptoMemory、CryptoRF、dsPIC、flexPWR、HELDO、IGLOO、JukeBlox、KeeLoq、Kleer、LANCheck、LinkMD、maXStylus、maXTouch、 MediaLB、megaAVR、Microsemi、Microsemi 標誌、MOST、MOST 標誌、MPLAB、OptoLyzer、PIC、picoPower、PICSTART、PIC32 標誌、PolarFire、Prochip Designer、QTouch、SAM-BA、SenGenuity、SpyNIC、SST、SST 標誌、SuperFlash、Symmetricom 、SyncServer、Tachyon、TimeSource、tinyAVR、UNI/O、Vectron 和 XMEGA 是 Microchip Technology Incorporated 在美國和其他國家/地區的註冊商標。
AgileSwitch、APT、ClockWorks、嵌入式控制解決方案公司、EtherSynch、Flashtec、Hyper Speed Control、HyperLight Load、Libero、motorBench、mTouch、Powermite 3、Precision Edge、ProASIC、ProASIC Plus、ProASIC Plus 徽標、Quiet-Wire、SmartFusion、 SyncWorld、Temux、TimeCesium、TimeHub、TimePictra、TimeProvider、TrueTime 和 ZL 是 Microchip Technology Incorporated 在美國的註冊商標
相鄰鍵抑制、AKS、模擬數字時代、任何電容器、AnyIn、AnyOut、增強型開關、BlueSky、BodyCom、Clockstudio、CodeGuard、CryptoAuthentication、CryptoAutomotive、CryptoCompanion、CryptoController、dsPICDEM、dsPICDEM.net、動態平均匹配, DAM, ECAN, Espresso T1S, EtherGREEN, GridTime, IdealBridge, 在線串行編程, ICSP, INICnet, 智能並聯, IntelliMOS, 芯片間連接, JitterBlocker, 顯示旋鈕, KoD, maxCrypto, maxView、memBrain、Mindi、MiWi、MPASM、MPF、MPLAB 認證標誌、MPLIB、MPLINK、MultiTRAK、NetDetach、Omniscient 程式碼生成、PICDEM、PICDEM.net、PICkit、PICtail、PowerSmart、PureSilicon、QMatrix、REAL ICE 、RTG4、SAM-

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CoreFFT v8.0
ICE、串行四I/O、simpliMAP、SimpliPHY、SmartBuffer、SmartHLS、SMART-IS、storClad、SQI、SuperSwitcher、SuperSwitcher II、Switchtec、SynchroPHY、總耐久性、可信任時間、TSARC、USBCheck、VariSense、VectorBloxari、BariSense VeriPHY、 ViewSpan、WiperLock、XpressConnect 和 ZENA 是 Microchip Technology Incorporated 在美國和其他國家的商標。 SQTP 是 Microchip Technology Incorporated 在美國的服務商標。 GestIC 是 Microchip Technology Inc. 的子公司 Microchip Technology German II GmbH & Co. KG 在其他國家的註冊商標。本文提及的所有其他商標均為其各自公司的財產。 © 2022，Microchip Technology Incorporated 及其子公司。版權所有。國際標準書號：978-1-6683-1058-8
品質管理體系
有關 Microchip 質量管理體系的信息，請訪問 www.microchip.com/quality。

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美洲
公司辦公室 2355 West Chandler Blvd.錢德勒，亞利桑那州 85224-6199 電話： 480-792-7200 傳真： 480-792-7277 技術支援：www.microchip.com/support Web 網址： www.microchip.com 喬治亞州亞特蘭大德盧斯電話： 678-957-9614 傳真： 678-957-1455 德州奧斯汀電話： 512-257-3370 麻薩諸塞州波士頓韋斯特伯勒電話： 774-760-0087 傳真： 774-760-0088 伊利諾州芝加哥伊塔斯卡電話： 630-285-0071 傳真： 630-285-0075 德州達拉斯艾迪生電話： 972-818-7423 傳真： 972-818-2924 密西根州底特律諾維電話： 248-848-4000 德州休士頓電話： 281-894-5983 印第安納州印第安納波利斯諾布爾斯維爾電話： 317-773-8323 傳真： 317-773-5453 電話： 317-536-2380 加州洛杉磯米申維耶霍電話： 949-462-9523 傳真： 949-462-9608 電話： 951-273-7800 北卡羅來納州羅利電話： 919-844-7510 紐約州紐約市電話： 631-435-6000 加州聖荷西電話： 408-735-9110 電話： 408-436-4270 加拿大 – 多倫多電話： 905-695-1980 傳真： 905-695-2078

全球銷售和服務

亞太
澳大利亞-悉尼電話：61-2-9868-6733 中國-北京電話：86-10-8569-7000 中國-成都電話：86-28-8665-5511 中國-重慶電話：86-23-8980-9588 中國-東莞電話：86-769-8702-9880 中國-廣州電話：86-20-8755-8029 中國-杭州電話：86-571-8792-8115 中國-香港特別行政區電話：852-2943-5100 中國-南京電話: 86-25-8473-2460 中國-青島電話：86-532-8502-7355 中國-上海電話：86-21-3326-8000 中國-沉陽電話：86-24-2334-2829 中國-深圳電話：86 -755-8864-2200 中國-蘇州電話：86-186-6233-1526 中國-武漢電話：86-27-5980-5300 中國-西安電話：86-29-8833-7252 中國-廈門電話：86-592 -2388138 中國-珠海電話：86-756-3210040

亞太
印度 – 班加羅爾電話：91-80-3090-4444 印度 – 新德里電話：91-11-4160-8631 印度 – 浦那電話：91-20-4121-0141 日本 – 大阪電話：81-6-6152-7160 日本– 東京電話：81-3-6880-3770 韓國 – 大邱電話：82-53-744-4301 韓國 – 首爾電話：82-2-554-7200 馬來西亞 – 吉隆坡電話：60-3-7651-7906 馬來西亞 –檳城電話：60-4-227-8870 菲律賓-馬尼拉電話：63-2-634-9065 新加坡電話：65-6334-8870 台灣-新竹電話：886-3-577-8366 台灣-高雄電話：886- 7-213-7830 台灣 – 台北電話：886-2-2508-8600 泰國 – 曼谷電話：66-2-694-1351 越南 – 胡志明市電話：84-28-5448-2100

歐洲
奧地利– 韋爾斯電話：43-7242-2244-39 傳真：43-7242-2244-393 丹麥– 哥本哈根電話：45-4485-5910 傳真：45-4485-2829 芬蘭– 埃斯波電話：358-9- 4520-820法國– 巴黎電話：33-1-69-53-63-20 傳真：33-1-69-30-90-79 德國– 加興電話：49-8931-9700 德國– Haan 電話：49- 2129-3766400 德國– 海爾布隆電話：49-7131-72400 德國– 卡爾斯魯厄電話：49-721-625370 德國– 慕尼黑電話：49-89-627-144-0 傳真：49-89-627- 144-44 德國– 羅森海姆電話：49 -8031-354-560 以色列– Ra'anana 電話：972-9-744-7705 義大利– 米蘭電話：39-0331-742611 傳真：39-0331-466781 義大利– 帕多瓦電話：39-049-7625286 荷蘭– Drunen電話：31-416-690399 傳真：31-416-690340 挪威– 特隆赫姆電話：47-72884388 波蘭– 華沙電話：48-22-3325737-40–21– 羅馬尼亞電話：407-87-50-34-91 西班牙– 馬德里電話： 708-08-90-34-91 傳真：708-08-91-46-31 瑞典– 哥德堡電話：704-60-40-46-8瑞典– 斯德哥爾摩電話：5090-4654-44-118 英國– 沃金厄姆電話：921-5800-44-118 傳真：921-5820-XNUMX-XNUMX

使用者指南

DS50003348C-第 37 頁

文件/資源

MICROCHIP v8.0 CoreFFT 傅立葉變換 [pdf] 使用者指南
v8.0 CoreFFT 傅立葉變換，v8.0 CoreFFT，傅立葉變換，變換

參考

使用者手冊

v8.0 CoreFFT 傅立葉變換

CoreFFT v8.0

規格

產品使用說明

就地FFT

流式快速傅立葉變換

常問問題

Q：支援哪些變換大小？

Q：輸入資料的格式是什麼？

Q：CoreFFT是否支持正向和反向FFT
運營？

文件/資源

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v8.0 CoreFFT 傅立葉變換

CoreFFT v8.0

規格

產品使用說明

就地FFT

流式快速傅立葉變換

常問問題

Q：支援哪些變換大小？

Q：輸入資料的格式是什麼？

Q：CoreFFT是否支持正向和反向FFT 運營？

文件/資源

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Q：CoreFFT是否支持正向和反向FFT
運營？