针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与...针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与旋转角度的优化,从而可以达到串行转并行和减少迭代次数、节约资源的目的。该算法可以应用于三角函数的复杂函数的硬件实现中。仿真结果表明,在迭代次数相同的情况下,改进算法较传统算法可以获得更高的精度。最后,在Xilinx FPGA的Spartan-3E芯片上实现了改进的CORDIC结构。与传统CORDIC算法相比,在运算精度为10-5时,可以节省Slices、LUTs(Look Up Tables)资源分别为28%和25%。展开更多
为了对流水线结构的坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)的实现时延和硬件资源消耗进行优化,提出一种仅基于查找表的新的实现方法,完全免除了迭代运算.该方法只需要一个较低容量的ROM表,以及对ROM表输出结...为了对流水线结构的坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)的实现时延和硬件资源消耗进行优化,提出一种仅基于查找表的新的实现方法,完全免除了迭代运算.该方法只需要一个较低容量的ROM表,以及对ROM表输出结果进行简单的移位运算,即可得到高精度的正弦波或余弦波输出.分别在Matlab、Modelsim以及XILINX ISE进行了理论仿真及实际验证,结果表明:这种CORDIC实现方法只需要2个时钟周期的处理延时,硬件资源消耗与其他实现方法相比也有所降低,最大工作频率也有一定提高.展开更多
固定角度旋转的CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法已经广泛的应用于高速数字信号处理、图像处理、机器人学等领域.针对固定角度旋转CORDIC算法在相位旋转过程中,存在数据吞吐率较高、占用硬件资源较多且资源消耗量大等...固定角度旋转的CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法已经广泛的应用于高速数字信号处理、图像处理、机器人学等领域.针对固定角度旋转CORDIC算法在相位旋转过程中,存在数据吞吐率较高、占用硬件资源较多且资源消耗量大等缺点,提出了利用混合CORDIC算法,将角度旋转分为单向角度旋转和一次角度估计旋转两部分.本文根据欠阻尼理论,将固定角度旋转采用单向旋转CORDIC算法实现,减少了流水线的级数和迭代符号位的判决,然后通过对角度估计旋转的二进制表示,修正常数因子,再根据角度映射关系进行相关处理,完成高速高精度坐标旋转.最后在硬件平台上进行了仿真实验.实验结果表明,在误差范围一定的前提下,混合算法进一步的减少了迭代次数,并且资源消耗较低,提高了数据吞吐率.展开更多
开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过...开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大等问题,通过运用建立查找表、单向旋转、合并迭代和免除补偿因子等手段,提出一种能够免去大部分迭代运算的改进CORDIC算法用于平方根计算.相较于基本算法计算平方根,该改进算法使用了一半的时钟周期便能得到输出结果,大大减少了输出时延,而且可以达到较高的计算精度,更加适合实时性要求高的应用场合.展开更多
提出了一种新的选择迭代式高速高精度CORDIC(COrdinate Rotation Digital Computer)算法.基于表驱动法缩小目标旋转角度,通过改进的基本角度选择方法旁路不必要的迭代;并以移位和减法实现幅度校正,减小硬件资源消耗.设定角度误差小于10^...提出了一种新的选择迭代式高速高精度CORDIC(COrdinate Rotation Digital Computer)算法.基于表驱动法缩小目标旋转角度,通过改进的基本角度选择方法旁路不必要的迭代;并以移位和减法实现幅度校正,减小硬件资源消耗.设定角度误差小于10^(-5)rad时,迭代次数减小至7次以下.在DDFS(Direct Digital Frequency Synthesizer)的应用中,利用区间压缩技术在Xilinx的FPGA中实现20位定点小数电路设计.仿真及实测结果表明,该算法幅度误差小于2×10^(-5),输出延时不大于43.5ns,同时硬件资源消耗不增加.展开更多
为降低实现高阶矩阵SVD时的硬件复杂度和计算延时,本文改进了CORDIC迭代结构,设计了一种用于SVD的低硬件复杂度、高速CORDIC计算单元.本文以2x2矩阵为例,基于Xilinx Virtex6硬件平台设计并实现了使用优化后CORDIC计算单元的SVD模块,在19...为降低实现高阶矩阵SVD时的硬件复杂度和计算延时,本文改进了CORDIC迭代结构,设计了一种用于SVD的低硬件复杂度、高速CORDIC计算单元.本文以2x2矩阵为例,基于Xilinx Virtex6硬件平台设计并实现了使用优化后CORDIC计算单元的SVD模块,在19bit位宽下吞吐率达25.9Gbps.对比Xilinx IP core中同类模块,本文设计节省27.6%寄存器,27.7%查找表,实时性提高14%.对高阶矩阵,本文给出资源消耗趋势曲线,可证明优化后CORDIC计算单元能降低16阶矩阵SVD模块约40%的硬件复杂度.展开更多
针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门...针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)平台实现了大规模复指数实时计算。通过引入域折叠技术、贪婪角度记录单元和并行流水线结构,可减少硬件资源的使用,提高系统的实时性。此外,采用基于时分复用的多速率分级结构,进一步优化硬件资源。与传统查找表(Look up table,LUT)方法相比,本文方案消耗的硬件资源从17.89%减少到6.71%,与经典CORDIC算法相比,硬件延迟减少65.625%。硬件实测结果表明,输出信道统计特性的概率密度函数与理论值一致。展开更多
针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代...针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代过程中采用双向同步旋转与误差均衡来提升算法的精度以及健壮性,最后根据区间结果进行还原输出.结果表明:在硬件实现上,相比传统算法,本算法的运算精度分别提高了76.3%,最大输出时延降低了71.4%,具有高精度、低延时以及稳定等优点.展开更多
基于跟踪法的磁编码器轴角转换单元具有抗干扰能力强,同时能得到角度和速度信号等优点;而专用集成电路具有并行性、灵活性和实时性高等优点。当采用专用集成电路(application specific integrated circuits,ASIC)设计全数字、纯硬件的...基于跟踪法的磁编码器轴角转换单元具有抗干扰能力强,同时能得到角度和速度信号等优点;而专用集成电路具有并行性、灵活性和实时性高等优点。当采用专用集成电路(application specific integrated circuits,ASIC)设计全数字、纯硬件的轴角数字转换单元时,面临着系统和算法的结构选择、内部参数界确定以及字长选取等问题。该文利用数字坐标旋转机(coordinate rotational digital computer,CORDIC)算法来替代传统跟踪测角中的乘法器和数控振荡器,通过对XY通道和Z通道进行标定以及误差分析,将其等效为一个减法操作符,实现角度求差功能。在此基础上,分析内部的误差传播路径,并从稳定性和动态性能角度确定传播路径的界,从而建立全数字轴角转换单元的模型,最后利用FPGA分别实现了A/D位数为10位、12位和14位时的轴角转换单元。实验结果验证了该文所建模型的正确性及有效性。展开更多
文摘针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与旋转角度的优化,从而可以达到串行转并行和减少迭代次数、节约资源的目的。该算法可以应用于三角函数的复杂函数的硬件实现中。仿真结果表明,在迭代次数相同的情况下,改进算法较传统算法可以获得更高的精度。最后,在Xilinx FPGA的Spartan-3E芯片上实现了改进的CORDIC结构。与传统CORDIC算法相比,在运算精度为10-5时,可以节省Slices、LUTs(Look Up Tables)资源分别为28%和25%。
文摘为了对流水线结构的坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)的实现时延和硬件资源消耗进行优化,提出一种仅基于查找表的新的实现方法,完全免除了迭代运算.该方法只需要一个较低容量的ROM表,以及对ROM表输出结果进行简单的移位运算,即可得到高精度的正弦波或余弦波输出.分别在Matlab、Modelsim以及XILINX ISE进行了理论仿真及实际验证,结果表明:这种CORDIC实现方法只需要2个时钟周期的处理延时,硬件资源消耗与其他实现方法相比也有所降低,最大工作频率也有一定提高.
文摘固定角度旋转的CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法已经广泛的应用于高速数字信号处理、图像处理、机器人学等领域.针对固定角度旋转CORDIC算法在相位旋转过程中,存在数据吞吐率较高、占用硬件资源较多且资源消耗量大等缺点,提出了利用混合CORDIC算法,将角度旋转分为单向角度旋转和一次角度估计旋转两部分.本文根据欠阻尼理论,将固定角度旋转采用单向旋转CORDIC算法实现,减少了流水线的级数和迭代符号位的判决,然后通过对角度估计旋转的二进制表示,修正常数因子,再根据角度映射关系进行相关处理,完成高速高精度坐标旋转.最后在硬件平台上进行了仿真实验.实验结果表明,在误差范围一定的前提下,混合算法进一步的减少了迭代次数,并且资源消耗较低,提高了数据吞吐率.
文摘开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大等问题,通过运用建立查找表、单向旋转、合并迭代和免除补偿因子等手段,提出一种能够免去大部分迭代运算的改进CORDIC算法用于平方根计算.相较于基本算法计算平方根,该改进算法使用了一半的时钟周期便能得到输出结果,大大减少了输出时延,而且可以达到较高的计算精度,更加适合实时性要求高的应用场合.
文摘提出了一种新的选择迭代式高速高精度CORDIC(COrdinate Rotation Digital Computer)算法.基于表驱动法缩小目标旋转角度,通过改进的基本角度选择方法旁路不必要的迭代;并以移位和减法实现幅度校正,减小硬件资源消耗.设定角度误差小于10^(-5)rad时,迭代次数减小至7次以下.在DDFS(Direct Digital Frequency Synthesizer)的应用中,利用区间压缩技术在Xilinx的FPGA中实现20位定点小数电路设计.仿真及实测结果表明,该算法幅度误差小于2×10^(-5),输出延时不大于43.5ns,同时硬件资源消耗不增加.
文摘为降低实现高阶矩阵SVD时的硬件复杂度和计算延时,本文改进了CORDIC迭代结构,设计了一种用于SVD的低硬件复杂度、高速CORDIC计算单元.本文以2x2矩阵为例,基于Xilinx Virtex6硬件平台设计并实现了使用优化后CORDIC计算单元的SVD模块,在19bit位宽下吞吐率达25.9Gbps.对比Xilinx IP core中同类模块,本文设计节省27.6%寄存器,27.7%查找表,实时性提高14%.对高阶矩阵,本文给出资源消耗趋势曲线,可证明优化后CORDIC计算单元能降低16阶矩阵SVD模块约40%的硬件复杂度.
文摘针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)平台实现了大规模复指数实时计算。通过引入域折叠技术、贪婪角度记录单元和并行流水线结构,可减少硬件资源的使用,提高系统的实时性。此外,采用基于时分复用的多速率分级结构,进一步优化硬件资源。与传统查找表(Look up table,LUT)方法相比,本文方案消耗的硬件资源从17.89%减少到6.71%,与经典CORDIC算法相比,硬件延迟减少65.625%。硬件实测结果表明,输出信道统计特性的概率密度函数与理论值一致。
文摘针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代过程中采用双向同步旋转与误差均衡来提升算法的精度以及健壮性,最后根据区间结果进行还原输出.结果表明:在硬件实现上,相比传统算法,本算法的运算精度分别提高了76.3%,最大输出时延降低了71.4%,具有高精度、低延时以及稳定等优点.
文摘基于跟踪法的磁编码器轴角转换单元具有抗干扰能力强,同时能得到角度和速度信号等优点;而专用集成电路具有并行性、灵活性和实时性高等优点。当采用专用集成电路(application specific integrated circuits,ASIC)设计全数字、纯硬件的轴角数字转换单元时,面临着系统和算法的结构选择、内部参数界确定以及字长选取等问题。该文利用数字坐标旋转机(coordinate rotational digital computer,CORDIC)算法来替代传统跟踪测角中的乘法器和数控振荡器,通过对XY通道和Z通道进行标定以及误差分析,将其等效为一个减法操作符,实现角度求差功能。在此基础上,分析内部的误差传播路径,并从稳定性和动态性能角度确定传播路径的界,从而建立全数字轴角转换单元的模型,最后利用FPGA分别实现了A/D位数为10位、12位和14位时的轴角转换单元。实验结果验证了该文所建模型的正确性及有效性。
