比较编码的中值滤波快速算法及FPGA实现

为了解决传统中值滤波算法不能满足图像预处理系统实时性要求的问题,提出了一种基于比较编码的图像中值滤波快速算法,并运用VerilogHDL硬件描述语言在Xilinx公司的FPGA上进行了设计实现和功能仿真实验．实验结果表明该算法完成图像3×3窗口的中值查找运算需要6个时钟周期,16次数值比较,远高于其他算法的处理效率,非常适合应用于对实时性要求严苛的图像预处理系统．     

基于FPGA的改进DES加密算法的实现

本文针对基于FPGA硬件设计方法的特点,对DES(data encryption standard)加密算法进行了深入分析,提出了一种基于现场可编程阵列(FPGA)的DES改进算法.该算法采用3级流水线生成子密钥,提高了子密钥的生成速度;采用状态机方法控制子密钥的产生时间,避免出现时钟延时;而且S盒随时间的变化可动态刷新,从而实现牢不可破的"一次一密"的密码体制.最后给出了由VHDL描述语言实现的硬件算法,并在Xilinx Virtex-II Pro平台上进行了仿真实验,结果表明了硬件实现算法的正确性,而且系统硬件资源消耗有所降低,系统的处理速度得到较大提高.因此基于FPGA实现的DES加密算法适用于实时性较强的场合.     

基于FPGA的DDA插补算法设计与实现

以Altera公司的Cyclone系列产品为硬件平台,用Verilog硬件描述语言(HDL)完成算法设计描述,由QuartusⅡ软件进行编译、综合和下载,实现了DDA插补算法,并给出了程序设计的流程图及仿真测试的结果.在FPGA芯片上运行的DDA插补算法具有速度快且抗干扰能力强的硬件实现优点.用Verilog HDL语言实现的基于IP核DDA插补算法具有很好的可移植性,大大提高了设计效率.     

应用于软件无线电的QDPSK调制解调算法的硬件实现

介绍了应用在软件无线电技术中的4进制相对相移键控调制解调算法原理,完成了该调制解调算法的MATLAB建模和仿真,设计了基于VerilogHDL语言的调制解调系统各个模块及整个系统的硬件,实现了基于QuartusII 6.0开发环境的功能仿真和综合.仿真结果显示,该设计方案成功地实现了基于FPGA的4进制相对相移键控调制解调算法,得到了预期结果.     

基于FPGA的自适应均衡器设计与实现

在对LMS算法进行MATLAB仿真的基础上，采用硬件描述语言VHDL和FPGA完成LMS自适应算法的硬件实现。自适应均衡器的设计采用自上向下的设计思想、串并行相结合的流水线操作方法、定点运算方法，在QuartusⅡ4．1平台和StratixⅡ系列芯片上进行了综合和仿真。结果表明，该设计结果符合要求，能实现自适应过程。     

基于Xilinx ISE软件平台用VHDL实现FPGA电路设计

Xilinx ISE集成综合环境是Xilinx公司的现场可编程逻辑器件数字电路开发工具集，其集成的工具可以使设计人员方便、快速地完成FPGA／CPLD数字电路开发全过程。通过介绍一个16进制加法器的设计实现实例．描述了如何基于ISE平台使用VHDL语言进行FPGA电路设计的原理和方法。     

MIMO-OFDM系统定时同步算法的FPGA设计

对多入多出-正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中基于训练序列的定时同步算法进行了阐述,着眼于系统定时同步算法的硬件实现,对通过FPGA（现场可编程门阵列）实现定时同步算法的复杂度按照单位时间内乘、加次数的方法进行了分析;为降低系统中定时同步算法在FPGA实现过程中的复杂度,对单个定时同步模块内部子模块以及多个定时同步模块间的关系进行了研究,提出了MIMO-OFDM系统定时同步算法的简化实现方案,并对简化方案在Xilinx公司的VirtexII Pro系列FPGA中的资源使用情况进行了统计。研究表明,简化实现方案可以用于MIMO-OFDM系统定时同步算法的硬件实现。     

任务间通讯邮箱的硬件实现

针对实时操作系统内核μC/OS-II任务之间信息传递的灵活性不足的问题,通过硬件实现信号量的管理和消息邮箱的管理,从而增加任务间通讯与同步的高效性和灵活性.通过把基于消息邮箱的这一任务之间的通信机制硬件化实现,使得任务之间的通讯与同步过程具有更高的灵活性和执行效率.设计采用VHDL硬件描述语言进行消息邮箱管理的功能描述,并且在Xilinx公司的ISE 8.2开发软件套装上进行功能仿真和验证,最后利用Xilinx公司的Virtex-II Pro FPGA硬件平台实现其核心管理功能.     

基于FPGA的单芯片交流伺服驱动系统

为研制高性能的全数字交流伺服驱动系统,设计了基于FPGA的单芯片伺服控制方案.采用现代EDA设计方法,使用Verilog硬件描述语言构建了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的硬件逻辑电路,并进行了仿真验证,最后在Xilinx3S400 FPGA中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制.仿真和实验结果表明,系统具有很好的机械特性、力矩特性和动态性能,从而验证了使用FPGA设计高性能的全数字单芯片交流伺服驱动系统具有较高的可行性.     

运动自适应算法在视频格式转换SOC芯片中的应用

为了解决视频格式上的差异,格式转换芯片已经成为显示器系统中不可或缺的关键器件.通过加权将具有边缘保持特性的中值滤波算法和时域上场间均值滤波算法相结合,同时考虑了硬件的可实现性和硬件资源的利用率,提出了一种运动自适应去隔行算法.该算法已经通过C模型和Xilinx FPGA验证,并应用于视频格式转换SOC芯片中,给出了该算法的硬件实现框图和系统性能.     

基于线性插值法图像缩放的设计与FPGA实现

针对通用目的的图像缩放处理器对硬件资源要求较高的问题,提出一种占用资源较少的图像缩放硬件实现方案。根据线性插值算法进行图像缩放的硬件设计,其中行、列的插值运算共用一套运算电路,且该运算电路采用流水线结构来实现,从而在减少电路面积的同时提高缩放的速度。采用Design Compiler工具对电路进行综合,之后下载到Virtex XC6VLX550TFPGA芯片上进行验证。综合验证结果表明该方案与Catmull_Rom三次样条插值法设计相比,速度相当,但电路面积减少了4/5。     

基于FPGA的FFT信号处理器的硬件实现

在分析FFT基4－DIF算法流程结构基础上，利用XilinxFoundation的集成电子开发系统设计开发了实时FFT信号处理器，并在Xilinx公司的大规模强件XC40110XL上实现，全部设计方案采用VHDL描述，提高设计效率。     

基于EAPR的动态部分可重构系统研究及实现

该文采用最新的基于EAPR的动态部分重构的方法,利用IP核构建片上系统的思想,设计出PowerPC405加FPGA的硬件平台设计可重构系统,FPGA采用CompactFlash配置方式,由硬核处理器PPC405控制内部配置访问接口实现动态部分可重构.该设计实现了硬件资源的时分复用,提高了FPGA的利用率,缩短了重配置时...     

基于LMS算法的自适应滤波器的设计

设计了基于LMS算法的FIR自适应滤波器,采用MATLAB仿真软件对其进行了仿真。根据自顶向下的设计流程,采用DDS技术和流水线设计方法,在Quartus Ⅱ开发平台上采用Verilog HDL语言对其进行了硬件实现。实验结果证明该设计比普通自适应滤波器具有结构简单、易于实现、滤波速度快的优点.     

SRAM-FPGA抗单粒子翻转方法和预估

为解决卫星通信系统中赛灵思公司的静态随机存储器型现场可编程门阵列(Xilinx SRAMFPGA)单粒子翻转问题,提出了一种占用硬件资源少,可靠度高的抗单粒子方法．该方法使用爱特公司的现场可编程门阵列作为检测芯片,可编程只读存储器芯片存储屏蔽位文件,通过联合测试工作组模式回读Xilinx FPGA配置文件并进行校验,发现出错则重新加载配置文件,消除单粒子翻转影响．该方法已成功在轨应用于某卫星通信系统．为计算卫星通信系统的可靠度,提出使用品质因数方法预估静态随机存储器型现场可编程门阵列单粒子翻转率,并与在轨实测数据进行比较,证明使用该方法的正确性,同时计算出实际飞行轨道的单粒子翻转率系数,为其他静态随机存储器型现场可编程门阵列、存储器等芯片的单粒子翻转率预估提供数据支撑,为我国卫星通信系统可靠性研究与设计提供参考．     

一种高性能快速傅里叶变换的硬件设计

针对现有架构中复数乘法器普遍存在关键路径较长且硬件效率低下的问题,设计了一种高性能单路延时反馈结构的基2²快速傅里叶变换．利用旋转因子乘法中一个乘数为常数的特点,提出用常数乘法器替代传统复数乘法器的方法来实现旋转因子乘法．另外,还提出了一种新型常数乘法器设计方法即系数放大法,通过将旋转因子常系数放大的方法使相应常数乘法器所需的加法器数量减少到最低,减小了硬件资源消耗的同时也进一步缩短了关键路径,提高了硬件效率．文中设计的16点快速傅里叶变换在0.18μm工艺下的最大时钟频率可达710MHz,面积约为0.12mm²; 对比其他构架,在Xilinx Virtex-4上所需slice数量减少8％,单位面积吞吐率约提高了1倍; 在Xilinx Virtex-5上所需LUT数量减少44％,单位面积吞吐率约提高了1倍．     

一种高度并行的卷积神经网络加速器设计方法

为实现卷积神经网络数据的高度并行传输与计算,生成高效的硬件加速器设计方案,提出了一种基于数据对齐并行处理、多卷积核并行计算的硬件架构设计和探索方法. 该方法首先根据输入图像尺寸对数据进行对齐预处理,实现数据层面的高度并行传输与计算,以提高加速器的数据传输和计算速度,并适应多种尺寸的输入图像;采用多卷积核并行计算方法,使不同的卷积核可同时对输入图片进行卷积,以实现卷积核层面的并行计算;基于该方法建立硬件资源与性能的数学模型,通过数值求解,获得性能与资源协同优化的高效卷积神经网络硬件架构方案. 实验结果表明: 所提出的方法,在Xilinx Zynq XC7Z045上实现的基于16位定点数的SSD网络(single shot multibox detector network)模型在175 MHz的时钟频率下,吞吐量可以达到44.59帧/s,整板功耗为9.72 W,能效为31.54 GOP/(s·W);与实现同一网络的中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)相比,功耗分别降低85.1%与93.9%;与现有的其他卷积神经网络硬件加速器设计相比,能效提升20%~60%,更适用于低功耗嵌入式应用场合.     

局部动态重构在SOPC中的应用

提出一种在Xilinx平台上基于模块的局部重构设计方法,并将其应用在片上可编程系统SOPC中.在现有Xilinx软硬件平台上,以XC2VP40内嵌的PowerPC处理器内核为基础,通过XC2VP40内部配置访问通道（ICAP）,对挂在OPB总路线上的DCT IP模块和IDCT IP模块进行动态重构.该方法实现了局部重构技术在SOPC中的应用,及FPGA硬件资源的高速时分复用,降低了系统功耗,提高了系统硬件资源的利用率.