平码五不中公式规律
  • / 9
  • 下载费用:30 金币  

一种通用的FPGA原位数据转置分块方法.pdf

关 键 ?#21097;?/dt>
一种 通用 FPGA 原位 数据 分块 方法
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
摘要
申请专利号:

CN201610841829.3

申请日:

2016.09.22

公开号:

CN106483505A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 7/02申请日:20160922|||公开
IPC分类号: G01S7/02; G01S13/90; G06T1/00; G06T1/60 主分类号: G01S7/02
申请人: 西安空间无线电技术研究所
发明人: 任泓璇; 薛强; 孙宝华; 郭语; 李彬; 贺亚鹏; 吴疆
地址: 710100 陕西省西安市长安区西街150号
优先权:
专利代理机构: 中国航天科技专利?#34892;?11009 代理人: 安丽
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201610841829.3

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2019.03.12|||2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,现有的矩阵原位转置方法覆盖的情况不全面,不能通用于各种数据情况,且没有考虑FPGA工程实现的难度,FPGA代码移植性差。本发明将距离点数M和方位向点数N的比值作为标准建立FPGA原位转置处理方法模型,对大矩阵划分方法进行细化,在基本实现方法的基础上提出了通用化、模块化的矩阵转置实现方法,可以灵活应用于各种情况,便于权衡FPGA代码设计难度和处理效率,便于FPGA工程应用和代码移植。

权利要求书

1.一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,其特征在于包括以下?#34903;瑁?br />(1)FPGA将预处理后的回波数据逐脉冲依?#26410;?#20837;DDR3SRAM各行进行缓存,需要存够一
幅图像所需脉组数N;
(2)将距离点数M和方位向点数N的比值作为标准建立FPGA原位转置处理方法模型,所
述判断模型为:
当为基本的方阵转置方法;
当或为方法1;
当或为方法2;
当或为方法3;
P、Q均为整数,且满足
(3)当M、N相等时,采用基本的方阵转置方法,将方阵划分为L阶的小方阵;所述小方阵
分为两类:A类为对角线上的方阵,依次将A类方阵读出到FPGA内部RAM,通过地址跳转完成A
类方阵内部的数据转置,再写回DDR3SDRAM中原地址;B类矩阵转置时,每次需要读出关于对
角线对称的两个方阵到FPGA内部RAM,通过地址跳转分别完成两个方阵内部的数据的转置,
在将两个方阵交换位置写回DDR3SDRAM;
(4)当或时,采用?#34903;?2)所述的方法1,将数据划分为一个以M、
N中较小值为阶数的方阵和一个小矩阵,划分出的方阵按照?#34903;?2)所述的基本的方阵转置
方法进行分块处理,对于多出的数据区单独划分为小方阵,逐一读入FPGA内部RAM完成转置
在写回DDR3SRAM中与原地址对称的位置;
(5)当或时,采用?#34903;?2)所述的方法2,将数据矩阵扩充为以M、
N中较大值为阶数的方阵,然后直接按照?#34903;?2)所述的基本的方阵转置方法进行分块处理
完成原位转置,在后续处理中忽略扩充的数据区即可;
(6)当M、N相差在一倍以上时,采用方法3,将矩阵划分为多个以M、N中较小值为阶数的
方阵,不足整数个方阵的扩充数据划分到整数个,对每个方阵直接按照?#34903;?2)所述的基本
的方阵转置方法进行分块处理完成原位转置。
2.根据权利要求1所述的通用的FPGA原位数据转置分块方法,其特征在于:所述P、Q均
为整数,且满足的取值会影响对方法1和方法2的选择,需要结合工程实现难
度和算法处理效率确定,针对方法1和方法2,在处理时序足够的情况下,的取值接近2,则
更利于选择方法2。
3.根据权利要求1所述的通用的FPGA原位数据转置分块方法,其特征在于:所述L满足
条件:L≤M且L≤N,L的取值和处理数据量以及FPGA内部资源相关,取32或64。

说明书

一种通用的FPGA原位数据转置分块方法

技术领域

本发明涉及一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,属于空间微波遥感技术领
域。

背景技术

合成孔?#29420;状?#30340;工程实现,需要完成大数据量的高速存储和实时处理,当前主流
FPGA集成了大量运算单元和可实现一定功能的IP核,在复数乘法、FFT处理等数?#20013;?#21495;处理
?#34903;?#20013;具有很大优势,并且可以并行处理多路数据,已成为合成孔?#29420;状?#30340;信号处理器的
核心处理芯片。

合成孔?#29420;状?#23454;时?#19978;?#22788;理流程需要依次对距离向和方位向的数据做处理,要完
成至少一次矩阵转置。最简单的矩阵转置基于FPGA内部RAM实现,将按距离向存储的数据通
过地址跳变读出,实现按方位向读出。但由于FPGA内部资源有限,仅通过FPGA内部资源已经
无法满足当前大批量图像数据的缓存需求。

当前广泛使用DDR3 SDRAM(第三代双倍数据率同步动态随机存储器)完成数据缓
存,DDR3 SRAM具有存储量大,?#21015;?#36895;率高等特点。但是由于DDR3 SRAM器件自身特性,频繁
的行地址切换会大大?#26723;?#20854;?#21015;?#25928;率,因此将数据逐行存入DDR3 SRAM再按列读出效率很
低,如何将DDR3 SDRAM中的数据在原存储空间内尽量高效地完成转置是?#29366;?#20449;号处理?#19978;?br />算法工程实现的难点。

原位转置是指在不占用更多存储的情况下将矩阵在原存储空间内完成转置。现有
的原位转置方法较少,目前基于DDR3 SRAM的矩阵转置主要采用对大矩阵进行划分、再对划
分出的小方阵依次完成转置的方法,从而?#26723;虳DR3 SRAM行切换次数,提高处理效率。但在
实际工程应用中,这种单一的划分方法不能覆盖各种情况,对于行、列数不相等的矩阵,划
分情况较多,尚无通用化的FPGA原位数据转置软件模块。

专利《基于FPGA的SAR?#19978;?#20449;号处理数据转置方法》(公开号102279386A)中的数据
转置方法为:对DDR2 SRAM中的数据进行矩阵分割,划分为对角模式矩阵块、对?#21697;?#23545;角模
式矩阵块和非对?#21697;?#23545;角模式矩阵块三类,依次将各部分矩阵块读入内存完成转置再写回
DDR2 SRAM。这种矩阵划分方法不能覆盖各种情况,并不适用于行列数相差很小或是很大的
情况,并且此专利对于对?#21697;?#23545;角模式矩阵块的转置处理方法不利于FPGA工程实现,代码
通用性较差。

发明内容

本发明的技术解决问题是:提供了一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,结合
FPGA工程实现特点建立了处理方法选择模型,能够灵活地针对?#29366;?#20449;号处理的数据量进行
判断,结合实际工程情况给出最合适的原位转置方法,统一了基于DDR3 SRAM的FPGA原位数
据转置的各种应用情况,解决了当前处理方法通用性差、应用范围有限、软件移植性差?#28909;?br />点,为?#29366;?#23454;时?#19978;?#22788;理的工程实现打下了关键基础。

本发明的技术解决方案是:

一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,如图1所示如下:

(1)建立转置方法模型

将距离点数M和方位向点数N的比值作为标准建立FPGA原位转置处理方法模型,便
于权衡工程实现难度和处理效率。提出的方法模型为:

当为基本的方阵转置方法;

当或为方法1;

当或为方法2;

当或为方法3;

(2)确定P、Q取值

上述判断标准中P、Q均为整数,且满足的取值会影响对方法1和方法
2的选择,需要结合工程实现难度和算法处理效率确定,针对方法1和方法2,在处理时序足
够的情况下,的取值接近2则更利于选择方法2;

(3)基本的方阵转置方法

当M、N相等时,采用基本的方阵转置方法,将方阵划分为L阶的小方阵。所述小方阵
分为两类:A类为对角线上的方阵,依次将A类方阵内的数据逐行读出到FPGA内部RAM,读地
址按L跳转读出RAM中的数据,再逐行写回DDR3SDRAM中原地址;B类为关于对角线对称的方
阵,每次需要读出关于对角线对称的两个B类方阵到FPGA内部RAM,通过读地址按L跳转读出
RAM中的数据分别完成两个方阵内部的数据的转置,在将两个方阵交换位置写回
DDR3SDRAM;

(4)方法1:划分方阵

当或时,采用方法1,将数据划分为一个以M、N中较小值为
阶数的方阵和一个小矩阵,划分出的方阵按照基本的方阵转置方法进行分块处理,对于多
出的数据区单独划分为小方阵,逐一读入FPGA内部RAM完成转置在写回DDR3 SRAM中与原地
址对称的位置;

(5)方法2:扩充方阵

当或时,采用方法2,将数据矩阵扩充为以M、N中较大值为
阶数的方阵,然后直接按照基本的方阵转置方法进行分块处理完成原位转置,在后续处理
中忽略扩充的数据区即可;

(6)方法3:划分多个方阵

当M、N相差在一倍以上时,采用方法3,将矩阵划分为多个以M、N中较小值为阶数的
方阵,不足整数个方阵的扩充数据划分到整数个,对每个方阵直接按照基本的方阵转置方
法进行分块处理完成原位转置。

本发明与现有技术相比的有益效果是:

本发明所述的一种通用的FPGA原位数据转置分块方法,在原有数据存储的基础上
进行数据划分,不需要额外占用DDR3 SRAM存储,可以最大化地节省存储空间、减小硬件规
模。

技术方案(1)建立转置方法模型,首次将距离点数M和方位向点数N的比值作为标
准建立了FPGA原位转置处理方法模型,该模型统一了基于DDR3 SRAM的FPGA原位数据转置
的各种应用情况,对大矩阵划分方法进行细化,利于工程开展,解决了现有处理方法通用性
差,不能满足各种应用场景的缺点。

技术方案(2)确定P、Q的取值,便于设计师在FPGA软件设计初期权衡FPGA代码设计
难度和处理效率,给出合适方法,相比于现有方法,更利于后续软件编?#30784;?br />

技术方案(3)、(4)、(5)、(6)中所述的四种方法覆盖了基于DDR3 SRAM的FPGA原位
数据转置的各种应用情况,克服了现有专利覆盖情况不全、并未考虑行列数相差很小或较
大情况的缺点;克服现有方法通用性差、实现方法不全面的缺点。

技术方案(4)、(5)、(6)所述的方法将数据行列不等的情况作以细分,并且通过矩
阵划分将各种情况?#25216;?#21270;到技术方案(2)所述的便于工程实现的方阵转置方法,因此在
FPGA工程实?#31181;校?#34892;列不等的数据矩阵在划分后都可以调用方阵转置处理模块,克服了当
前转置算法工程实现难度大的缺点,利于软件工程化的实现,便于代码移植。

附图说明

图1为本发明的实现原理图;

图2为本发明中方阵分块转置方法;

图3为本发明中方法1的分块转置方法;

图4为本发明中方法2的分块转置方法;

图5为本发明中方法3的分块转置方法。

具体实施方式

一种通用的FPGA原位数据转置分块方法:

(1)FPGA将预处理后的回波数据逐脉冲依?#26410;?#20837;DDR3 SRAM各行进行缓存,需要存
够一幅图像所需脉组数N。

(2)将每帧图像距离向处理点数M和方位向处理点数N的比值代入方法选择模型进
行判断,所述判断模型为:

当为基本的方阵转置方法;

当或为方法1;

当或为方法2;

当或为方法3;

(3)结合工程实现难度和算法处理效率确定P、Q的值,P、Q均为整数,且满足

(4)当M、N相等时,采用基本的方阵转置方法,如图2所?#23613;?#23558;方阵划分为L阶的小方
阵,L通常取32或64。所述小方阵分为两类:A类为对角线上的方阵,依次将A类方阵内的数据
逐行读出到FPGA内部RAM,读地址按L跳转读出RAM中的数据,再逐行写回DDR3 SDRAM中原地
址;B类为关于对角线对称的方阵,每次需要读出关于对角线对称的两个B类方阵到FPGA内
部RAM,通过读地址按L跳转读出RAM中的数据分别完成两个方阵内部的数据的转置,在将两
个方阵交换位置写回DDR3 SDRAM,如B_11内部转置后写到B_12的位置,B_12内部转置后写
到B_11的位置;

(5)当或采用方法1,将数据划分为一个以M、N中较小值为
阶数的方阵和一个小矩阵,如图3所示,A为划分出的方阵中对角线上的小方阵,B为划分出
的方阵中关于对角线对称的小方阵;A类和B类矩阵按照附图1中的方阵转置方法进行分块
处理;对于方阵划分后多出的部分单独划分为小方阵C,逐一读入FPGA内部RAM完成转置在
写回DDR3 SRAM中与原地址对称的位置;

(6)当或采用方法2,将数据矩阵扩充为以M、N中较大值为
阶数的方阵,如图4所示,虚线部分为扩充的数据,扩充后可以直接套用图1中的方阵转置方
法,依次对对角线上的A类矩阵和关于对角线对称的B类矩阵做处理,在后续处理中忽略扩
充的数据区即可。工程实现时可以直接移植方阵转置处理代码模块。

(7)当或即M、N相差在一倍以上时,采用方法3,将矩阵划分为
多个以M、N中较小值为阶数的方阵,如图5所示,将原矩阵划分为A、B、C三个方阵,M比N或者N
比M的比值不是整数时,扩充数据保证可以划分为整数个方阵。每个方阵再套用图2中的方
阵转置方法划分小方阵完成转置,工程实?#31181;?#21508;方阵可以直接移植方阵转置处理代码模
块。

本发明实施例:取L=32。

情况1:距离点数M=768,N=512,此时满足采用方法二,将N扩充到
768,使得数据成为为768阶的方阵,在将扩充后的方阵划分为24*24个32阶的小方阵,调用
方阵转置模块完成转置。

情况2:距离点数M=2048,N=256,此时采取方法三,以N为阶数将矩阵划
分为8个阶数为256的方阵,将每个方阵再划分为8乘8个32阶的小方阵,调用方阵转置模块
完成转置,将转置结果放到与原地址行列对称的地址。

关于本文
本文标题:一种通用的FPGA原位数据转置分块方法.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-5994630.html
关于我们 - 网站声明 - 网?#38236;?#22270; - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
平码五不中公式规律 河南快赢481个数 福建体彩官方网 股票涨跌原理是什么 浙江十一选五基本走势图文库 青海十一选五下期预测号码是多少 爱玩棋牌免费下载 河南11选5网上投注 ewin棋牌手机版v3.2 排列三走势图预测号码 山东群英会遗漏软件