面向VLSI实现三角函数求解算法

目的　研究面向超大规模集成电路(VLSI)实现三角函数求解算法及其电路结构的实现。方法　首先采用坐标旋转数字计算法推导求解三角函数的有效算法,然后利用小角度时的三角函数倍角公式推导有效的三角函数求解方法。结果与结论　得到了电路结构形式简单,易于实现且能对任意角度的三角函数进行计算而不需查表的倍角计算法,同时也得到了改进的CORDIC三角函数求解算法以及实现算法的VLSI阵列结构,并用计算实例证明了算法的正确性。     

CORDIC算法研究及其硬件实现

CORDIC算法可以通过迭代方法完成矢量旋转,从而完成三角函数的运算。扩展的CORDIC算法在选择不同模式和初始值,可以使其应用于直接计算正弦、余弦、反正切以及在极坐标和直角坐标之间的变换。CORDIC算法可以通过FPGA中的移位和加法运算即可完成,可以采用流水线结构,满足实时性要求,从而实现计算精度、运算速度和硬件资源利用等方面性能的兼顾。     

基于CORDIC算法的高斯随机噪声实时产生研究

该文提出了一种基于坐标旋转数字计算机（CORDIC）算法实时产生高斯随机噪声的硬件实现方法。运用变换抽样法处理均匀分布随机序列,实时产生一对独立的高斯噪声序列,处理过程中用到的对数、开方、三角函数等超越代数计算利用CORDIC算法,构建运算功能单元在超大规模集成电路上实现。硬件仿真结果表明,这种方法生成的高斯噪声精度高,误差小,性能稳定,硬件速度可达到90MHz以上,适用于高速信号处理领域。     

指数函数CORDIC算法的FPGA定点化技术

CORDIC算法广泛应用于多种超越函数求值,但其通用迭代算法难以用现场可编程门阵列(FPGA)计算宽范围定义域指数函数求解.为此,文中提出一种FPGA定点化技术,通过收敛域扩张与迭代结构优化实现CORDIC算法的指数函数求值器.首先,应用区间压缩方法实现指数函数CORDIC算法的收敛域扩张;其次,对CORDIC算法的迭代结构进行优化;最后,通过对指数函数求值器的仿真分析与FPGA实现,采用15级流水线结构,用双曲系统CORDIC算法求解指数函数,实现指数函数CORDIC算法的收敛域扩张.仿真与实验表明:相比于通用CORDIC算法,所提算法的迭代模式节省约1/3硬件资源,少至2个乘法单元,使收敛域由[-1.1182,1.1182]扩张到[-6,6],运算结果相对误差达10-3.     

π/4单向最优迭代CORDIC算法的反正切计算

提出一种单向最优角度迭代的坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法用于计算反正切函数值.运用角度区间折叠、选择最佳预设角和省略部分预设角等方法,将CORDIC算法的迭代范围缩小到[0,π/4],并且统一了向量旋转方向,实现了一种电路资源消耗少、迭代最短仅需1个时钟周期的电路设计.在Altera公司的QuartusⅡ平台上选取EP2C8Q208C8芯片进行仿真.实验结果表明:相比传统CORDIC算法,该算法计算所需的平均时钟周期缩短74%,硬件消耗降低18.1%,ROM减少62.5%,输出精度也有一定的改善,适用于实时性强和硬件资源有限的现代通信应用场合.     

CORDIC算法的优化及实现

为提高坐标旋转数字计算(CORDIC)算法的精度并降低硬件资源消耗,对CORDIC算法收敛性以及旋转序列的选取进行了研究.针对圆周系统下CORDIC算法的角度覆盖范围、硬件资源和运算精度等问题提出了进一步的优化措施.利用经过优化后的CORDIC算法,在FPGA中实现了流水线结构的正余弦函数和反正切函数,并把运算精度与硬件资源消耗与Xilinx IP核进行了比较.比较结果表明该优化算法在提高运算精度的同时能够有效降低硬件资源消耗.      

CORDIC算法的优化及其硬件实现

针对采用流水结构实现CORDIC算法时存在的不足,从旋转角度范围、旋转角度精度的调整,模校正因子的分解3个方面进行了详细的分析和讨论,并给出了相应的优化设计和改进措施．实现了基于FPGA的CORDIC算法全流水结构,最后用CORDIC算法实现信号发生器加以验证．     

CORDIC算法在基于FPGA的数字信号处理中的应用

本文对CORDIC算法的原理,算法模式的扩展,算法的性能及VLSI结构进行了阐述和探讨,并对CORDIC算法可实现的功能进行了分析。最后进行了基于CORDIC算法NCO设计。     

基于CORDIC算法的通用调制器的FPGA设计与实现

介绍了CORDIC算法的基本原理,利用计算正弦值的CORDIC算法设计了通用调制器。使用MATLAB/Simulink、DSPBuilder和Quartus II进行系统模型的搭建和波形仿真实现,结果表明CORDIC算法可以减少硬件复杂度和芯片面积,并验证了本文提出的通用调制器方案是可行的。     

CORDIC在基于FPGA的神经网络设计中的应用

在基于FPGA的神经网络设计中,提出一种采用直接坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法计算神经元激励函数ex的方法,依靠移位和求和能够实现快速、精确的指数函数计算,较查表法和间接CORDIC算法既节省了大量片内资源,又提高了计算速度和精度.利用Xilinx公司ISE开发工具进行仿真实验,结果表明直接CORDIC算法的计算速度是间接CORDIC算法的14倍,证明了该算法计算指数函数的快速性与精确性.     

基于CORDIC算法的FPGA实现

在介绍传统的直接数字频率合成(DDS)技术和坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法原理的基础上,就如何选择CORDIC算法的参数进行分析,并给出了推导过程。设计了一种基于高速并行流水线结构CORDIC算法的正弦信号发生器,在QuartusⅡ和Modelsim平台上综合和仿真表明,时钟频率可达205 MHz,误差在10-5数量级。给出了FPGA设计的具体过程,软件仿真结果和硬件应用结果。     

面向VLSI实现三角函数求解算法

研究面向超大规模集成电路实现三角函数求解算法及其电路结构的实现。方法首先采用坐标旋转数字计算法推导求解三角函数的有效算法,然后利用小角度时的三角函数倍角公式推导有效的三角函数求方法。     

软件无线电中调频波形的正交解调

为了满足软件无线电电台中通用波形库的设计要求,研究了软件无线电中FM波形的数字化解调,分析了用坐标旋转数字计算机(CORD IC)算法,计算FM基带解析信号相位的过程。给出了FM正交解调结构,即在统一的中频数字化硬件平台上,与单边带、调幅等波形一起在基带完成正交解调。在此基础上,提出了一种采用相位校正的差分鉴频方法,并针对DSP实现形式对CORD IC算法进行了改进。该算法与传统的非相干解调方式相比,在灵活性和可靠性方面有了较大的增强。     

低复杂度的改进型CORDIC优化算法研究

CORDIC算法在电子、通信领域有着广泛的应用.传统CORDIC算法需要通过乘法器和查找表才能实现多种超越函数的计算,这会导致硬件电路实现复杂,运算速度降低,此外它能够计算的角度范围也有限.针对传统CORDIC算法的缺陷,提出一种改进型CORDIC优化算法,它不需要模校正因子和查找表,只需通过简单的移位和加减运算就能实现多种超越函数的计算,从而能够减少硬件资源,提高运算性能,并通过区域变换使得该算法能够适用于所有的旋转角度.误差分析表明该算法具有很小的误差.     

Implementing kinematics computation in FPGA co-processor for a 6-DOF space manipulator

Based on the coordinate rotation digital computer(CORDIC)algorithm,the high-speed kinematicscalculation for a six degree of freedom(DOF)space manipulator is implemented in a field programmablegate array(FPGA)co-processor.A pipeline architecture is adopted to reduce the complexity and time-consumption of the kinematics calculation .The CORDIC soft-core and the CORDIC-based pipelined kine-matics calculation co-processor are described with the very-high-speed integrated circuit hardware descrip-tion langua...     

实对称矩阵特征值分解高速并行算法的FPGA实现

针对MUSIC(Multiple Signal Classification,多重信号分类)算法中的信号子空间和噪声子空间分离的硬件实现实时性需要,对矩阵特征值分解的Jacobi算法进行了并行改进,采用脉动阵列结构在FPGA(Field Programmable Gate Array)上高速并行实现了对数据协方差矩阵的特征值分解。采用矢量模式CORDIC算法和旋转模式CORDIC算法实现脉动阵列结构的细胞单元。系统字长选用16 bit定点数,采用硬件描述语言VHDL进行描述,在Altera公司的EP2S60中实现。整个特征值分解模块消耗24 372个FPGA中基本逻辑单元(LE),系统最高工作频率145 MHz,完成一次特征值分解的最低耗时为14.82μs。通过理论分析和实验验证,该实现方法精度高、速度快,大大提高了MUSIC算法的实时性,扩大了MUSIC算法的应用范围。     

旋转变压器的数字解码算法研究

提出了利用坐标旋转数字计算（coordinate rotation digital computer,CORDIC）算法进行角度解码的方法。利用流水线的思想实现了高速CORDIC算法,并利用仿真数据说明了用软件的方法可以降低在过零点采样引入的误差。编制了用于联合仿真的图形操作界面,便于仿真操作。综合的结果表明CORDIC算法的实现只消耗很少的逻辑资源,在一般的FPGA（现场可编程门阵列）器件中就能实现。仿真结果表明算法的最大角度解码误差为0．0135°,具有较高的精度。