高性能专用数字协处理器的设计与测试

发布时间：2021-08-14 18:05

　　CORDIC算法通过简单的加法和移位操作就可以完成三角函数、指数函数和对数函数等超越函数的计算,且该算法是一种规则化的算法,结构简单,可以很容易在硬件上实现。目前CORDIC算法已经被成功地应用于FFT、DCT等数字信号处理等领域。本论文将研究设计一种专用的高性能数字协处理器,该协处理器的设计目标是超高速运算一些特定超越函数。而不是处理所有的数字运算,从而将简单的数字运算交给通用CPU去处理,这样就可以使用低廉的成本达到专用的高速实时信号处理要求,并且同时设计嵌入式的协处理器的性能测试系统,该系统可以准确的测量协处理器的单次运算时间、突发式多次运算时间及协处理器的平均工作电流。本课题的创新点在于,对协处理器的低功耗、高性能设计方面提出了动态数字电路的概念。将CORDIC算法的三种硬件实现模式:顺序计算模式、并行级联模式、管道流水线模式分时加载到FPGA的相同逻辑单元之中,在不增加硬件资源的情况下,将低功耗和高性能有机结合到一块FPGA之中,为该系统的实际应用带来了广阔的前景。本课题研究的高性能专用数字协处理器及其测试系统分为以下几个部分:1.基于FPGA的高性能低功耗数字协处理器硬件系... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题的选题依据与意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 课题的研究内容及目标
    1.5 论文结构
第二章 CORDIC 算法
    2.1 CORDIC 算法的定义
    2.2 CORDIC 原理
        2.2.1 计算模式
            2.2.1.1 旋转模式
            2.2.1.2 向量模式
    2.3 CORDIC 算法的应用
        2.3.1 CORDIC 算法在DCT 变换中的应用
        2.3.2 CORDIC 算法在数字滤波器中的应用
        2.3.3 CORDIC 算法在DDS 中的应用
    2.4 CORDIC 算法的实现方法
    2.5 本章小结
第三章 硬件系统设计
    3.1 硬件需求分析
        3.1.1 协处理器内核硬件分析
        3.1.2 ISP 电路硬件分析
        3.1.3 测试平台硬件需求分析
    3.2 硬件器件选型
        3.2.1 协处理器系统硬件选型
        3.2.2 ISP 电路器件选型
        3.2.3 测试平台硬件选型
    3.3 硬件系统设计与实现
        3.3.1 电源系统设计
        3.3.2 各个模块接口设计
        3.3.3 协处理器功耗测量电路设计
        3.3.4 硬件系统的实现
    3.4 本章小结
第四章 ASIC 系统前端设计
    4.1 功能模块划分
        4.1.1 数字协处理器平台模块划分
        4.1.2 ISP 电路模块划分
    4.2 模块设计与功能仿真验证
        4.2.1 CORDIC 算法内核的设计与功能验证
            4.2.1.1 顺序计算模式实现
            4.2.1.2 并行级联模式实现
            4.2.1.3 管道模式实现
            4.2.1.4 三种模式的功能仿真验证
        4.2.2 数字协处理器接口设计与功能验证
        4.2.3 ISP 电路设计与功能验证
    4.3 可综合模块设计
        4.3.1 数字协处理器内核的可综合设计
        4.3.2 数字协处理器接口的可综合设计
        4.3.3 ISP 电路的可综合设计
    4.4 本章小结
第五章 软件系统设计
    5.1 软件需求分析
    5.2 软件概要设计
        5.2.1 软件系统结构
        5.2.2 接口设计
        5.2.3 数据结构设计
    5.3 软件详细设计与实现
        5.3.1 BIOS 设计
        5.3.2 驱动程序设计
        5.3.3 图形用户界面 GUI 程序设计
        5.3.4 应用程序设计
        5.3.5 软件的图形用户界面
    5.4 软件系统测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 未来发展展望
致谢
参考文献
攻硕期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]CORDIC算法在DSP算法硬件实现中的应用进展[J]. 李岩,汪海明,郭士德,赵建业,余道衡.  现代电子技术. 2002(06)
[2]基于流水线CORDIC算法的三角函数发生器[J]. 李滔,韩月秋.  系统工程与电子技术. 2000(04)
[3]采用CORDIC算法的自适应抗干扰处理[J]. 李承阳,龚耀寰,李航.  电子科技大学学报. 1995(S1)
[4]CORDIC算法及其应用[J]. 胡国荣,孙允恭.  信号处理. 1991(04)



本文编号：3342935