全流水FFT处理器的VLSI设计与实现

提出了一种适用于OFDM系统的快速全流水FFT处理器结构.考虑时域抽取(DIT)和频域抽取(DIF)算法的有限字长效应,采用DIF算法.首先对FFT碟形变换的复乘法进行简化,然后提出相应的流水线碟形处理单元(BPE),最后采用0.13μm1.08 V CMOS工艺实现了64点基2 DIF FFT处理器.综合结果显示,该处理器能够工作在200 MHz,面积和功耗分别为2.9 mm2和15 mW.提出的全流水FFT处理器能够广泛应用于WALN、DVB-T、ADSL以及其它基于OFDM的多载波系统.     

实时可重配置FFT处理器的ASIC设计

设计一种能够完成4,16,64,256或1 024点复数快速傅里叶变换(FFT)处理器芯片.16,64点运算采用基-4级联流水线结构,256,1 024点采用二维运算结构,数据采用块浮点表示.使用Synopsys公司的综合及布局布线工具在SMIC CMOS 0.18 μm工艺上进行ASIC实现.该处理器芯片在100 MHz时钟频率连续工作时,处理一组1 024点FFT序列需要24.8 μs,每隔10.24 μs输出一组1 024点运算结果.该处理器芯片已应用于某宽带数字接收机中.     

一款高吞吐率RSA密码处理器的设计

介绍了采用蒙哥马利模乘法算法和指数的从右到左的二进制方法,并根据大整数模乘法运算和VLSI实现的要求进行改进的RSA处理器,在提供高速RSA处理能力的同时,可抵抗某些定时分析攻击和功耗分析攻击.该RSA处理器在其模乘法器中使用了CSA(进位保留加法器)结构以避免长进位链,并采用一种新型(4∶2)压缩器结构以减少面积和延迟.提出了信号多重备份的方法,解决信号广播带来的大的负载和线长问题.数据通路的设计采用一种基于多选器的动态重构方法,其模乘法器可以执行一个1 024位的模乘幂运算,也可以并行执行2个512位的模乘幂运算,从而支持基于中国剩余定理的加速策略.     

高吞吐率可变长码解码器的设计与实现

可变长码是视频压缩中常用的熵编码方式,因为码字的长度不固定,可变长码的解码器设计往往是整个视频解码器的难点之一.针对视频解码对可变长码解码器解码速率的要求,提出了多路并行解码的方案,排除了长度信息的反馈迟延对解码速率的制约.对解码过程中使用的分组信息表和解码符号表进行了改进,提出伪基础地址查表的方法,使分组信息表相对于同类解码器占用存储资源减小1/3,运算也相应简化.本方案可以在时钟频率为74.25 MHz的FPGA平台工作,可成为高清晰度数字电视解码器的组成部分.     

可变2n点流水线FFT处理器的设计与实现

设计一种可以连续计算N点复数序列傅里叶变换(FFT)的流水线结构处理器,其序列长度N(为2的幂)可变.流水线结构由乒乓存储器将基本运算模块级联而成,对输入数据的顺序以及流水运算的级数加以控制便可计算不同长度序列FFT.给出了由序列长度控制输入数据倒序、旋转因子寻址以及数据输出的实现方法.数据采用块浮点表示,提高了运算精度.用硬件描述语言VHDL在寄存器传输级(RTL级)进行描述,并在单片FPGA上实现.该芯片可工作在80 MHz,连续计算时,处理长度为1 024点的序列仅需12.8 μs.     

基于FPGA的高速FFT处理器的设计与实现

针对高速实时信号处理的要求,提出了4096点快速傅立叶变换（FFT）处理器在现场可编程门阵列（FPGA）中的设计与实现方法。该方法采用了按频率抽取（DIF）基4算法和6级流水线结构,每级均采用FIFO存储器实现延迟功能,和四路转接器一起共同完成序列的码位抽取。为了避免数据溢出,采用块浮点结构来表示数据,节省了器件资源。实验结果表明,该方法在保证运算精度和实现复杂度的同时,提高了处理器的数据时钟频率和处理速度。     

一种动态可配置二维CFAR处理器的设计与实现

为实现多场景下二维恒虚警(CFAR)算法的硬件加速,提出了一种基于FPGA平台的动态可配置二维CFAR处理器实现结构.该处理器实现了单元平均(CA)、最大选择(GO)、最小选择(SO)及有序统计(OS)4种二维矩形窗检测器的流水运算.通过参数的控制,该处理器支持参考窗尺寸、保护窗尺寸及检测器类型等可配置.对于256×512点二维检测数据,该处理器各检测器的运算时间均小于3 ms,检测门限相对误差不超过0.1%.验证结果表明该处理器能较好地完成雷达二维检测数据的恒虚警检测工作.     

FPGA实现流水线结构的FFT处理器

针对高速实时信号处理的要求,介绍了用现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现的一种流水线结构的FFT处理器方案.该FFT处理器能够对信号进行实时频谱分析,最高工作频率达到75 MHz.通过对采样数据进行加窗处理来减少了频谱泄漏产生的误差.为了提高FFT工作频率和节省FPGA资源,采用了由1 024点复数FFT计算2048点实数FFT的算法.此外还介绍了一种计算复数模值的近似算法.     

基于FPGA架构的可变点FFT处理器设计与实现

通过对传统的基-4快速Fourier变换(FFT)算法进行优化, 降低基 4算法的复杂度, 使其具有基-2算法的蝶形结构. 采用优化后的基-4/2混合基算法及流水线基-2²单路延时反馈(R2²SDF)结构设计可变点FFT处理器, 并对输出结果进行功能和信号仿真验证. 结果表明, 该处理器的有效性和执行效率均表现良好.     

高速浮点FFT处理器的FPGA实现

介绍了一种基于FPGA的1024点自定义24位浮点FFT处理器的设计。采用改进的蝶形运算单元,减小了系统的硬件消耗,改善了系统的性能。采用流水的方式提高了系统的处理速度,使计算与存储器读/写等操作协调一致;浮点算法使得系统具有较高的处理精度。该设计方法可以广泛应用于高速数字信号处理领域。     

TSK51微处理器IP核在FPGA中的实现与应用

TSK51是ALTIUM公司一款基于ASM51指令集并且兼容8051的8位微处理器内核,TSK51提供了硬件中断、串行通讯及定时器等辅助端口,并且开发了SFR特殊功能寄存器的用户自定义功能。本文以Altera公司的CycloneII FPGA芯片为例,介绍了TSK51在其上的实现和应用方法。     

可配置并行HEVC去块滤波VLSI设计

提出了一种滤波单元数可配置的HEVC去块滤波器VLSI结构。通过对HEVC的去块滤波算法分析,针对滤波块间相互独立进行滤波的特性,设计了滤波单元数可配置的并行结构。该结构将滤波单元设计成基本单元,数量可调节。在提高了吞吐率和计算效率的同时,解决了VLSI设计中面积过大的问题。并设计了转置模块,有效地对数据进行调整,以提高流水线运行效率。在SMIC 0.13μm工艺库下,进行逻辑综合,滤波单元采用4个,系统总门数为59.7K。在时钟频率300MHz下,可处理3840×2160@33fps的视频序列。     

基于CPLD实现可扩展(I)FFT处理器的设计

提出了基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)实现傅立叶变换点数可灵活扩展的高速FFT处理器的结构设计以及各功能模块的算法实现,包括高组合数FFT算法的流水线实现结构、读/写RAM地址规律、补码实现短点数FFT阵列处理结构以及补码实现CORDIC(坐标旋转数字计算机)算法的流水线结构等,输入数据速率为20 MHz时,1024点FFT运算时间约为50 us.     

基于FPGA的FFT处理器的研究与设计

提出了一种基于FPGA的64点定点快速傅立叶变换(FFT)的实现方案,并采用EP2C70型号的FPGA实现了处理器.该处理器采用按时间抽取的基 2算法和6级流水线结构,每级将乘法器的旋转因子输入端固定为常数而不是作为变量从ROM中读取,流水寄存中间数据结果.采用Verilog语言在RTL级上进行了编程实现,并进行了逻辑综合、时序仿真和硬件测试.硬件测试结果与Matlab计算结果吻合得较好,证明了方案设计和程序的正确性.该处理器具有运算速度快、精度高等优点,适合于高速信号处理的应用场合.     

FFT处理器的高密度可编逻辑器件实现

为了提高快速离散傅立叶变换（FFT）的处理速度,研究了一种宜于高密度可编逻辑器件（CLPD）实现FFT处理器的硬件结构,并利用CPLDFLEX10K设计和实现了128点FFT单片处理器,系统的仿真表明,该处理器运算结果正确,在系统时钟频率为20MHz时,128点复数FFT处理器的计算时间小于230us。研究表明：CPLD与FFT的结合将提高FFT的处理速度,从而使FFT的应用更加广泛。     

动态可重构众核处理器仿真平台设计

针对众核处理器,提出了一种基于计算资源划分机制的动态可重构技术.该技术以虚拟计算群为核心,设计了基于硬件支持的动态可重构子网划分和动态可重构的Cache一致性协议以及动态在线的计算资源调度算法,并对系统级多核仿真平台Gem 5进行了扩展.同时,采用实际测试结果验证了众核处理器中动态可重构技术的有效性.结果表明,动态可重构技术可以提高众核处理器的资源利用率,实现动态可重构的Cache一致性协议以及单一矩形物理子网覆盖的子网划分机制.     

可动态配置维特比译码器的设计与实现

新一代移动无线通信系统的高速发展已成为现代通信技术的研究热点.本文设计了一种多速率多调制方式的可动态配置译码深度的Viterbi译码器,根据系统不同的调制方式,自适应控制模块动态的配置系统参数,选择系统调制方式下的最佳译码深度.对比传统的Viterbi算法,对分支度量模块(BMU)、幸存路径存储模块(SMU)进行了优化,在Xilinx公司的SC4VSX35硬件平台上进行了FPGA测试验证,结果表明该设计完全满足自适应配置要求,硬件资源占用、译码延迟、系统功耗均得到了优化.     

素数因子算法的FFT处理器的设计

为满足FFT运算速度的要求,提出了一种易于FPGA实现的素数因子算法FFT处理器的硬件结构。其中数据存储采用了乒乓RAM结构来实现,可以扩大吞吐量;数据缓存使用FIFO来实现,可以减少一半存储空间的使用;运算模块使用素数因子算法结合流水线结构,在一定延迟后可以连续输出结果;增加地址排序映射可以实现数据正序输入输出。     

可重配置IVR系统的设计与实现

针对现行IVR系统因环境适应性的缺失而导致的复用度较低、可移植性较差的问题,在系统交互逻辑抽象和放音方式加工的基础上,对其核心处理技术进行了改进,设计并实现了一款可重配置的IVR系统。系统借助配置表和DLL函数存储约束条件、转移规则等多种资源,构建无领域特征的动态内核。实验结果表明,通过程序片路由的配置,系统可较好地实现与环境的无缝结合,应用于特定业务领域。     

JPEG编码器的设计与VLSI实现

随着图片和视频的信息量变得越来越大,对这些信息进行压缩和存储十分必要,设计了一种高性能的联合图像专家组(JPEG)图像编码器。首先,采用Verilog HDL语言对JPEG中二维离散余弦变换(DCT)、量化以及熵编码等关键模块进行了建模,并对各个模块分别进行了仿真和验证,通过比较MATLAB和Modelsim的仿真结果验证所设计功能模块的正确性;在此基础上,完成了JPEG编码器的整体设计,并选取标准测试图片对其进行功能验证,通过比较原始图片和重建JPEG图像得到PSNR值,验证结果表明所设计的JPEG编码器满足应用需求;最后,对JPEG编码器进行了超大规模集成电路(VLSI)硬件实现,在SMIC180 nm工艺下,用Synopsys Design Compiler对设计进行综合,用Cadence SOCEncounter对综合后的门级网表进行布局布线,物理实现结果如下:工作在100 MHz下,芯片的功耗为460 mW,最终布局布线之后的面积为10.7 mm~2。所设计的编码器可以作为IP核应用于其他图像或者视频处理芯片之中。