摘 要

ARM9处理器具有高性能、低功耗、内置资源丰富、外围电路设计简单，并且能够保证在生产过程中的方便和稳定性的特点。处理器在内全部采用QFP封装的器件，而不使用BGA封装的处理器及其它芯片，这些都是为了适应国内客户的生产调测水平，并能够降低PCB板层数，达到降低成本的目的。

计算机信号处理领域大多都是用离散傅立叶变换，并且有鉴于计算机要求实时处理要快，所以又发明了一种快速算法，就是“快速离散傅立叶变换”。所以快速傅立叶变换在ARM系统的实现有利于傅立叶变换的快速运算，尤其是加法和乘法运算，并在现实能起到很好的运算作用。

在ARM9嵌入式处理器上，利用ARM指令系统本身的特点，用汇编语言可以实现高效率的快速傅里叶变换程序,改善过去这些算法通过软件来实现，速度慢，延时大，效率低的缺点等。

关键词：快速傅立叶变换 ARM9 移植 汇编语言

Abstract

With ARM9 processor, high performance, low power consumption, built-in resource-rich, the external circuit design is simple, to ensure the production of convenience andstability. Including processors, including the QFP package used in all devices, do not use BGA packaging processors and other chips, adapted to the domestic customersfor measurement of production levels and reduce PCB board layers and reduce costs.
Multi-signal processing computer is discrete Fourier transform, and because computers require real-time processing, faster, so they invented a fast algorithm, that is, "Fast Discrete Fourier Transform. " So Fast Fourier Transform in the ARM system will help ensure the fast Fourier transform operations, especially addition and multiplication, andcan play well in the real operations role.
In the ARM9 embedded processor, using the characteristics of ARM instruction setitself, using assembly language to achieve efficient procedures for the fast Fourier transform and improve the software in the past to realize these algorithms, slow, delay, low efficiency of Defects and so on.

Key words: Fast Fourier Transform;ARM9;transplantation; assembly language

目 录

前 言 1

第一章 绪论 3

1.1 ARM编程概要 3

1.1.1 ARM微处理器工作状态 3

1.1.2 ARM微处理器状态切换方法 3

1.1.3 ARM体系结构存储器格式 3

1.2 ARM体系结构和架构 4

1.2.1 ARM体系结构的技术特点 4

1.2.2关于ARM架构 5

1.3课题概述 5

1.3.1课题的国内外研究现状 5

1.3.2课题开发的目的和意义 6

1.3.3课题研究内容 7

第二章 快速傅立叶变换 9

2.1 快速傅立叶的原理及其特点 9

2.2 快速傅立叶变换的运用及其在ARM9环境下的可行性 12

第三章 ARM9的特点、优势及其运行环境 13

3.1 ARM9的结构和特点 13

3.2 ARM9的典型应用 13

3.3运行环境 14

3.4开发工具 14

第四章 设计理论与发布运行 17

4.1 基于ARM的汇编语言 17

4.1.1 ARM汇编语言中的程序结构 17

4.1.2 ARM汇编语言的语句格式 18

4.1.3 ARM汇编与C语言编程 19

4.2 程序设计 20

4.2.1设计理论 20

4.2.2快速傅立叶变换在C 环境下的代码及其说明 21

4.2.3程序运行结果 22

4.2.4基于ARM9平台LINUX移植 24

第五章 结论 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

前 言

快速傅立叶变换时离散傅立叶变换的一种快速算法，能克服时间域与频率域之间相互转换的计算障碍，在光谱、大气波谱分析、数字信号处理等方面有广泛应用。

伴随着电子技术的高速发展，数字信号的处理成为一门快速发展的学科，它的实质就是将现实生活当中模拟信号转换为数字信号，并且对转换后的信号进行相应的处理。过去对于这些算法是通过编辑软件来实现的，但是其缺点也很明显，就是速度慢，延时大，效率低。后来随着大规模集成电路的发展，出现了DSP专用数字信号处理器，使数字信号处理实现了质的飞跃。ARM系列的ARM架构，过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其被广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于它节能的特点，ARM处理器非常适用于行动通讯的领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。在今天，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的市场比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器在很多消费性电子产品上都能看到，例如从可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型 路由器），甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有其身影。其次还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列等。它们的优势就是：价格低；能耗低。MIPS技术公司是美国著名的一家芯片设计公司，它采用精简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构 (CISC)相比，RISC结构具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC 架构芯片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS自己只进行CPU的设计，之后把设计方案授权给客户，使得客户 能够制造出高性能的CPU。在1984年，MIPS计算机公司成立，开始对RISC处理器的设计；在1986年推出R2000处理器。在1988年，推出R3000处理器。1991年推出的第一款64位商用微处器R4000；之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。1998年，MIPS脱离SGI，成立MIPS技术公司；随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统；1998年MIPS科技股票在美国纳斯达克股票交易所公开上市。1999 年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS645Kc。在2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS6420Kc处理器内核。2007年8月16日MIPS科技宣布，中科院计算机研究所的龙芯中央处理器获得其处理器IP的全部专利和总线、指令集授权。2007年12月20日－MIPS科技宣布，扬智科技已取得其针对先进多媒体所设计的可定制化系统单芯片（SoC）核心“MIPS32 24KEc Pro”授权。

ARM系统的快速发展注定了随之发展的算法和运用也在不停的变化。快速傅立叶变换在ARM系统中的运用这个课题也是让我们紧跟时代的脉搏，不断地去学习新的知识来充实自己的专业知识。

第一章 绪论

1.1 ARM编程概要

1.1.1 ARM微处理器工作状态

从编程的角度看，ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：第一种为ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令；第二种为Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。当ARM微处理器执行32位的ARM指令集时，工作在ARM状态；当ARM微处理器执行16位的Thumb指令集时，工作在Thumb状态。在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。

1.1.2 ARM微处理器状态切换方法

ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态。进入Thumb状态： 当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，可以采用执行BX指令的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX指令时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。在其它情况下也能进行切换： 在处理器进行异常处理时，把PC指针放入异常模式链接寄存器中，并从异常向量地址开始执行程序，也可以使处理器切换到ARM状态。当处理器处于Thumb状态时发生异常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），则异常处理返回时，自动切换到Thumb状态。也就是说在异常处理在ARM状态下执行， 异常处理完了就会返回THUMB状态（前提是在THUMB状态出出现的异常）。

1.1.3 ARM体系结构存储器格式

ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。从零字节到三字节放置第一个存储的字数据，从第四个字节到第七个字节放置第二个存储的字数据，依次排列。作为32位的微处理器，ARM体系结构所支持的最大寻址空间为4GB（232字节）。