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.     

基于CORDIC矩阵奇异值分解的FPGA实现

在矩阵的奇异值分解(singular value decomposition,SVD)过程中,随着矩阵维数的增加,SVD的计算量呈指数型增长,从而降低了算法运行的实时性。针对这个问题,基于Hestenes-Jacobi数值计算方法,提出了一种改进的基于坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDIC)的逻辑设计,该逻辑设计采用并行的全流水线设计思想,能够提高Jacobi平面旋转变换的运行速度,进而加快任意维矩阵奇异值分解的计算速度。分析了基于Hestenes-Jacobi方法的SVD的数值计算过程,介绍了CORDIC算法的基本原理,并具体说明了基于CORDIC算法的Jacobi平面旋转模块的设计,利用Verilog语言实现设计并验证,在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上运行该逻辑设计单元,与Matlab软件的运行结果进行对比。实验测试结果表明,该结构能够减少计算时间,适应高速数据处理的要求。     

可配置语音识别输出概率计算协处理器的设计

在基于连续隐含Markov模型的嵌入式语音识别系统中,为提升计算效率、降低系统功耗,将算法中计算消耗最大的输出概率计算模块作为协处理器实现。通过先入先出队列电路隔离输出概率计算中的Markov距离和对数加法的数据通路使得系统参数可以灵活配置,并根据输出概率计算所需参数的地址产生规则设计了地址产生单元。采用Xilinx Virtex-5系列FPGA实现了该输出概率协处理器,并通过S3C44B0X微控制器验证了该设计。在配置参数为3维Gauss混合分量、27维特征矢量的条件下,对358个状态,协处理器工作在27MHz的时钟频率时计算输出概率的处理速度达到了0.13倍实时。     

基于CORDIC算法的QDDS设计及其FPGA实现

设计了一种基于CORDIC算法的正交输出直接数学频率合成器(QDDS),并在ALTERA FLEX10K 系列FPGA上予以实现.该结构包括流水线32位相位累加器和16位CORDIC旋转器.系统的时钟频率20M Hz,频率切换器时为一个时钟,建立时间为20个时钟,频率为0.004 656 Hz,输出信号的频率为DC到8M Hz.     

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。     

基于混合CORDIC的神经网络激活函数的实现

讨论了基于混合坐标旋转数字计算机算法设计并实现对数-S形激活函数的方法,采用超高速集成电路硬件描述语言和流水线技术构造的对数-S形函数的寄存器传输级模块在现场可编程门阵列上给予硬件实现,优化后的对数-S形函数模块结合了查找表和坐标旋转数字计算机迭代算法的特点,具有高效率、高速度、高精度等优点.实验数据表明,本设计模块计算结果的平均误差为0.05 %,最大误差为0.19 %,最大工作频率为109 MHz,满足神经网络超大规模集成电路的要求.     

异步CORDIC处理器设计与FPGA原型验证

提出了用同步电路设计工具和同步FPGA进行设计和验证异步电路原型的方法,设计并验证了一款异步坐标旋转数字处理器(CORDIC).首先设计出同步CORDIC电路,并得到关键路径延时数据,然后采用和同步类似的数据通路,用组合电路设计的异步握手控制单元取代同步电路的时钟,利用FPGA的内部进位链来匹配数据通路的延时.整个电路全部采用Xilinx公司的FPGA设计工具 ISE7.1进行设计和验证,布局布线后的仿真结果表明异步CORDIC处理器工作正确,利用同步电路设计工具,可以快速验证异步电路原型,缩短异步电路的开发周期.     

基于位姿分离法的模块化机械臂逆运动学分析

分析了7自由度冗余机械臂的运动学正逆解, 采用Denavit-Hartenberg(D-H)坐标法进行正运动学建模, 获得机械臂末端相对于基座的空间位姿; 采用位姿分离法进行逆运动学建模. 求位置逆解时, 由约束条件分别获得前4个关节角位移解析解; 求姿态逆解时, 采用欧拉角表示机械臂末端相对于基座的姿态, 减少了计算量. 以SCHUNK模块化7自由度机械臂为例,进行了运动学正逆解分析, 并基于虚拟样机进行了仿真验证.     

Turbo PMAC运动学控制机理研究和应用

分析了Turbo PMAC多轴运动控制器的运动学功能，在实验的基础上对其运行和控制机理进行了研究。研究证明，可以将正运动学程序和逆运动学程序直接下载到Turbo PMAC中，由Turbo PMAC独立完成运动学计算和运动轨迹粗插补。对正运动学的作用做了分析，提出了在缺少正运动学时的控制策略和方法，使Turbo PMAC的运动学控制功能更具现实意义。     

一维离散Fourier变换的阵列协处理器设计

提出了一种用短ＤＦＴ芯片构成长序列ＤＦＴ的阵列协处理器的有效方法。此法易用２与，２长ＤＦＴ芯片及２４个乘法器构成２长的ＤＦＴ阵列协处理器，，也易用２ｌ＋１片，２长ＤＦＴ芯片，，２２ｌ＋１个乘法器及２个蝶形运算单元构成２＾２ｌ＋１长的ＤＦＴ阵列协处理器。文中给出了它们的并行结构及分析结果。它们具有并行计算度高，芯片需求少简单易实现的特点。     

基于FPGA的数控振荡器的设计与实现

介绍一种利用矢量旋转的CORDIC(COordination Rotation DIgital Computer)算法实现正交数字混频器中的数控振荡器(NCO)的方法.推导了CORDIC算法产生正余弦信号的实现过程,给出了在FPGA中设计数控振荡器的顶层电路结构,并根据算法特点在设计中引入流水线结构设计.     

The kinematics modeling based on Spinor theory for CT-guided hybrid robot

This paper focused on a simplified method for solving the hybrid robot kinematics in CT-guided (computerized tomography, CT) surgery. By position constraint introduced, the hybrid robot can be transformed as a redundant serial 7-DOF robot. The forward displacement calculation was developed based on the product-of-exponential formula (POE). Because of the kinematics complexity of the hybrid and redundant robot, the combination technique of Ulrich two-step iteration method and paul variables detachment method (UTI-PVD) was introduced to fulfill the inverse kinematics of redundant robot, the novelty of which lay in the flexibility of various robots structures and in high calculation efficiency for real-time control. The process of solving the inverse displacement was analyzed. The UTI-PVD method can be applicable to kinematics of many robots, especially for redundant robots with more than 6DOF. The kinematics simulation was provided, and robot dexterity analysis was presented. The results indicated that the hybrid robot could implement the minimally invasive CT-guided surgery.     

基于CORDIC算法的DDFS实现研究

介绍了CORDIC(坐标旋转数字计算机)算法实现直接数字频率合成器(DDFS)中相位到正弦幅度转换的原理,提出了一种优化的基于CORDIC算法的DDFS的FPGA(现场可编程门阵列)结构,并对其中的关键部件CORDIC处理器的结构进行了较详细的描述.该结构在一定的输出精度下可以达到较好的无杂散动态范围(SFDR),同时需要的硬件资源较少,便于FPGA实现.     

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。     

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。     

基于CORDIC算法的直接数字频率合成器实现方法

提出了一种基于CORDIC算法的改进直接数字频率合成DDFS的实现方法，应用CORDIC算法替代了庞 大的传统正弦函数ROM输出高质量的信号，该方法使DDFS易于在FPGA等器件内实现.     

基于CORDIC算法的直接数字频率合成器实现方法

提出了一种基于CORDIC算法的改进直接数字频率合成（DDFS）的实现方法，应用CORDIC算法替代了庞大的传统正弦函数ROM，输出高质量的信号。该方法使DDFS易于在FPGA等器件内实现。     

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．     

定点CORDIC算法的误差控制

通过对CORD IC算法误差原因的分析,提出了一种降低定点算法误差累积的方法,从而可以使算法误差不随迭代深度增加而增加,进而得到更精确的函数值。文章首先分析了CORD IC算法的基本原理,依据此原理给出了典型CORD IC算法的基本结构,该结构可以用来有效计算超越函数的值;随即针对坐标转换时的误差累积效应以及误差较大的问题,给出了相应的误差分析以及修正的算法结构。FPGA仿真及实验结果表明,在不大幅牺牲速度的情况下,增加少量资源,可以在一定程度内控制算法的误差。     

一种基于3-UPS并联机构的六维控制器运动学分析

对基于3-UPS并联机构的六维控制器进行了运动学分析,计算求解了3-UPS并联机构运动学正解和反解,同时运用MATLAB软件对其进行了运动学仿真,仿真结果证明了机构运动学正反解的正确性.运动学分析结果将为六维控制器结构参数优化设计以及控制电路的设计提供理论依据.