一种二维FFT的快速处理方法与流程

一种二维fft的快速处理方法
技术领域
1.本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种二维fft的快速处理方法。


背景技术：

2.现有的雷达数据或其他数据在进行二维fft处理过程为：先对ram中的ad原始数据依次进行dma读操作、fft计算和dma写操作后，把一维计算结果存到ram；再对ram中的一维fft计算结果依次进行dma读操作、fft计算和dma写操作后，把二维计算结果存到ram。该处理方法存在以下问题：1、dma读写操作与fft处理串行执行，运算效率低、无法满足实时性的要求；2、dma虽可支持双通道，但若同时进行读写操作，会带来ram随机读写问题，特别是dram问题异常突出，导致代码执行效率低、无法满足实时性的要求；3、在fft处理过程中cpu被本线程长时间占用，导致其它线程无法正常调度；4、没有充分利用硬件计算资源，cpu可能需要较高的主频才能满足应用需求，导致成本下降困难。
3.鉴于以上问题，本发明人遂提出了一种fft快速处理方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种二维fft的快速处理方法，以提高fft的运算效率。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种二维fft的快速处理方法，其基于处理系统实现，所述处理系统包括fft计算单元、缓存单元、ram单元和dma单元；所述fft计算单元通过cpu和硬件加速器ffta进行fft计算，所述fft计算单元包括fft计算单元f1、fft计算单元f2、fft计算单元f3、fft计算单元f4；所述缓存单元包括缓存单元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4、缓存单元b1、缓存单元b2、缓存单元b3、缓存单元b4；所述ram单元用于存储要进行fft计算的数据和完成了fft计算的数据；所述dma单元用于将ram中的数据读取存入缓存单元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4中，或者将缓存单元b1、缓存单元b2、缓存单元b3、缓存单元b4中的数据写入ram单元中；所述处理方法包括初始读取与计算、循环读取与计算、结束计算与写入；所述初始读取与计算为：（1）启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a1和缓存单元a2中；（2）fft计算单元f1利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a1中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b1；所述循环读写与计算为：（1）fft计算单元f2利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a2中的数据进行fft计
算，计算结果存入缓存单元b2；同时，启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a3和缓存单元a4中；（2）fft计算单元f3利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a3中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b3；同时，启动dma单元，将缓存单元b1和缓存单元b2中的数据写入ram中；（3）fft计算单元f4利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a4中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b4；同时，启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a1和缓存单元a2中；（4）fft计算单元f1利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a1中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b1；同时，启动dma单元，将缓存单元b3和缓存单元b4中的数据写入ram中；（5）循环以上进程，直至ram所述需要进行fft计算的数据均已被读取；所述结束计算与写入为：（1）fft计算单元f4利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a4中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b4；（2）启动dma单元，将缓存单元b3和缓存单元b4中的数据写入ram中。
6.所述cpu设有busy标志，当fft计算单元进行计算时，busy标志为1。
7.采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：一、本发明利用dma单元、硬件加速器ffta、cpu分节拍执行，使得ram的读写操作能够与fft计算并行执行，提高了运算效率，系统实时性好。
8.二、本发明通过采用流水线和乒乓操作，使dma单元对ram的读写操作分开，避免ram单元特别是dram随机读写导致效率低的问题。本发明在数据处理过程中，能够及时退出和释放cpu资源，提高cpu的应用灵活性。
附图说明
9.图1为本发明的原理框图；图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
10.如图1所示，本发明揭示了一种二维fft的快速处理系统，包括fft计算单元、缓存单元、ram单元和dma单元（图中未示出）。
11.其中，fft计算单元通过cpu和硬件加速器ffta进行fft计算，所述fft计算单元包括fft计算单元f1、fft计算单元f2、fft计算单元f3、fft计算单元f4。缓存单元包括缓存单元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4、缓存单元b1、缓存单元b2、缓存单元b3、缓存单元b4。ram单元用于存储要进行fft计算的数据和完成了fft计算的数据。所述dma单元用于将ram中的数据读取存入缓存单元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4中，或者将缓存单元b1、缓存单元b2、缓存单元b3、缓存单元b4中的数据写入ram单元中。
12.继续参照图1所示，基于以上二维fft的快速处理系统，本发明还揭示了一种二维fft的快速处理方法，其通过dma单元读取ram单元中的原始数据，依次读取数据存入缓存单
元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4，并通过fft计算单元f1、fft计算单元f2、fft计算单元f3、fft计算单元f4依次计算得到一维fft计算结果，并存入缓存单元b1、缓存单元b2、缓存单元b3、缓存单元b4，再通过dma单元写入ram单元中，即可完成第一维fft计算。与第一维fft计算类似，再通过dma单元读取ram单元中的第一维fft计算结果数据，依次读取数据存入缓存单元a1、缓存单元a2、缓存单元a3、缓存单元a4，通过fft计算单元f1、fft计算单元f2、fft计算单元f3、fft计算单元f4依次计算得到二维fft计算结果数据，并存入fft计算单元b1、fft计算单元b2、fft计算单元b3、fft计算单元b4，再通过dma单元写入ram单元，即可完成第二维fft计算。
13.具体地，本发明的快速处理方法包括操作流程包括初始读取与计算、循环读写与计算、结束计算与写入三大块，如图2所示。
14.一、初始读取与计算：（1）启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a1和缓存单元a2中；（2）fft计算单元f1利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a1中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b1；二、循环读写与计算：（1）fft计算单元f2利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a2中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b2；同时，启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a3和缓存单元a4中；（2）fft计算单元f3利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a3中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b3；同时，启动dma单元，将缓存单元b1和缓存单元b2中的数据写入ram中；（3）fft计算单元f4利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a4中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b4；同时，启动dma单元，读取ram单元中要运算的数据，放入缓存单元a1和缓存单元a2中；（4）fft计算单元f1利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a1中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b1；同时，启动dma单元，将缓存单元b3和缓存单元b4中的数据写入ram中；（5）循环以上进程，直至ram所述需要进行fft计算的数据均已被读取；三、结束计算与写入为：（1）fft计算单元f4利用cpu和硬件加速器ffta对缓存单元a4中的数据进行fft计算，计算结果存入缓存单元b4；（2）启动dma单元，将缓存单元b3和缓存单元b4中的数据写入ram中。
15.本发明的关键在于，第一，本发明利用dma单元、硬件加速器ffta、cpu分节拍执行，使得ram的读写操作能够与fft计算并行执行，提高了运算效率，系统实时性好。第二，本发明通过采用流水线和乒乓操作，使dma单元对ram的读写操作分开，避免ram单元特别是dram随机读写导致效率低的问题。第三，本发明的数据处理流程占用了一个线程，该线程在循环过程中可短暂退出，以响应其它线程的任务请求。
16.在上述基础上，cpu设有busy标志，当fft计算单元进行计算时，busy标志为1。不同
线程可同时请求cpu资源，系统灵活性好，也实现了对硬件资源的最大化利用，可进一步降低成本、提升性能，提高产品竞争力。
17.以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。