FPGA加速FFT卷积混合网络 · 课程目录

导论课程导论与背景

FPGA为什么适合做FFT卷积加速？混合网络架构概览。

基础数字信号处理回顾

离散傅里叶变换(DFT)与快速傅里叶变换(FFT)原理。

算法 FFT算法详解

基2时间抽取(DIT)与频率抽取(DIF)算法。

实现 FPGA上的FFT实现

流水线结构与基2蝶形运算单元设计。

量化定点数运算与量化

FPGA中定点数表示、量化误差分析与缩放策略。

IP核 FFT IP核使用

Xilinx FFT IP核配置、接口时序与仿真验证。

数学卷积的数学原理

时域卷积与频域卷积定理。

策略重叠保留法与重叠相加法

长序列卷积的FPGA实现策略。

加速一维卷积的FPGA加速

基于FFT的快速卷积硬件架构。

图像二维卷积与图像处理

图像卷积的FFT加速方法。

CNN 卷积神经网络基础

卷积层、池化层、全连接层原理。

频域频域CNN

为什么要在频域做卷积？优势与挑战。

架构混合网络架构设计

时域-频域混合卷积层的划分与数据流。

RTL FFT卷积混合模块RTL设计

顶层模块划分与接口定义。

缓存数据缓存与乒乓操作

DDR与BRAM的高效数据调度。

运算复数乘法器与蝶形运算单元

高性能复数乘法器设计与流水线。

地址地址生成与位反转

FFT中地址映射的硬件实现。

控制控制逻辑与状态机

FFT与卷积模块的协同控制。

接口 AXI4-Stream接口设计

模块间高速数据流传输。

验证仿真验证策略

Testbench搭建、波形调试与功能覆盖。

时序时序分析与优化

关键路径分析、流水线插入与寄存器平衡。

资源资源优化技巧

DSP48与BRAM的合理分配与复用。

功耗功耗分析与低功耗设计

时钟门控与数据使能策略。

Vivado Vivado综合与实现

综合策略、布局布线优化与时序收敛。

调试硬件调试

ILA与VIO的使用，板级验证与问题定位。

评估性能评估

吞吐率、延迟与资源消耗的权衡分析。

实战1 案例实战1：一维信号

一维信号FFT卷积加速器设计与实现。

实战2 案例实战2：二维图像

二维图像频域卷积加速器设计与实现。

实战3 案例实战3：轻量频域CNN

轻量级频域CNN推理加速器设计与实现。

展望课程总结与未来展望

前沿趋势、自适应计算与未来研究方向。