基于FPGA的双精度浮点矩阵运算单元设计
[Abstract]:In order to meet the needs of future information warfare, the missile weapon system will adopt more advanced navigation guidance and control technology, such as multi-mode composite navigation guidance, more complex error compensation algorithm. Digital filtering is widely used in multi-source signal acquisition and processing. At present, it is difficult to meet the requirements of many kinds of high performance computing by relying on the general DSP to construct the pop-up computer for related information processing. If some complex navigation algorithms are implemented at the hardware level, the real-time, accuracy and reliability of the missile navigation control system will be greatly improved. First of all, this paper refers to the relevant literature, analyzes and studies the commonly used strapdown inertial navigation algorithm, establishes the specific scheme of designing double-precision floating-point matrix operation IP kernel, and divides each operation module. Secondly, the design method of floating-point operator is deeply studied. According to IEEE754 floating-point standard, the basic floating-point operation module of floating-point addition, subtraction, multiplication, division and square is designed on Spartan-6 series FPGA by using Verilog HDL language. Thirdly, the hardware architecture of distributed parallel computing is designed by analyzing and studying the characteristics of navigation algorithm. In this paper, a IP hardware architecture based on pipeline architecture for parallel computing of multiple floating-point operators is designed innovatively, and the optimization of speed and area is realized in terms of limited hardware resources. The structure includes a central scheduling module and ten parallel floating-point basic operation modules. The central scheduling module is responsible for organizing the calculation steps and sequence of the control algorithm. The peripheral module conforms to IEEE754 standard and can carry out three groups of addition, subtraction, multiplication, division and a set of square operations at the same time. According to AHB bus standard, the IP interface of matrix operation is designed, which is used to interact with SOC internal processor. On this basis, the navigation calculation of strapdown inertial navigation algorithm, quaternion matrix transformation and the key matrix inversion in Kalman filtering are realized. Finally, the above IP design is verified on the FPGA chip of Cylinth, and the running speed and calculation accuracy of the three algorithms on the C6713B DSP development board are compared. The experimental results show that while the calculation accuracy is the same, the operation speed of IP kernel is much higher than that of DSP, is about 10 times higher than that of DSP,.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP332.2
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,本文编号:2483572
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