ハードウェアFFT回路がようやく動いた

長い間がんばってきたハードウェアFFT回路がようやく動きました。

まずは、この結果を見てください。

信号発生器(Agilent E4432B)を用いて1～40MHzの正弦波を生成し、Cosmo-ZでキャプチャしてハードウェアFFTしたした際の結果です。

基本波に対してスプリアスが2倍、3倍の速度で動いていくのが見えます。

次の図は、信号発生器からCDMA信号(いわゆる昔の携帯電話)を出した生の波形です。

電圧の振幅は1V程度ありますが、FFTしてみると-70dBしかないので、スペクトラムが拡散されていることが窺われます。

このFFT IPコアは、32768ポイントのFFTを、最短51μ秒で実行します。Radix-8、周波数間引き、改良型FFTアルゴリズムを採用しています。

FPGAのリソースは、BRAM36Kを96個、DSP48Eを216個使用します。Cosmo-Zに8chのキャプチャ回路など諸々一式を入れた状態でのリソースの使用率を示します。

Slice Logic Utilization	Used	Available	Utilization
Number of Slice Registers	15,302	15,720	9%
Number of Slice LUTs	11,431	78,600	14%
Number of occupied Slices	4,874	19,650	24%
Number of RAMB36E1/FIFO36E1s	140	265	52%
Number of RAMB18E1/FIFO18E1s	82	530	15%
Number of DSP48E1s	224	400	56%

このように、FPGAに入れても圧迫しない、コンパクトな設計になっています。

1回の32768ポイントFFTを51μ秒で実行できるので、連続した時系列データをFFTした場合、最高80MHzまで切れ目なくできる計算になります。