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理論算法

基于FPGA的遺傳算法的硬件實(shí)現(xiàn)

遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時，會隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計算延時，這種計算的延時限制了遺傳算法在很多實(shí)時性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺，設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時性和并行性方面具有很大優(yōu)勢，但同時會導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計方法不僅使遺傳算法平臺在解決問題時具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時，速度可以提高2個數(shù)量級。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計，F(xiàn)PGA，TSP

標(biāo)簽： FPGA 算法硬件實(shí)現(xiàn)

上傳時間： 2013-06-15

上傳用戶：hakim
GPS軟件接收機(jī)基帶處理算法研究

GPS軟件接收機(jī)基帶處理算法研究與FPGA實(shí)現(xiàn)

標(biāo)簽： GPS 軟件接收機(jī) 基帶處理算法研究

上傳時間： 2013-07-17

上傳用戶：afeiafei309
CCD圖像的顏色插值算法研究

論文研究了基于Bayer格式的CCD原始圖像的顏色插值算法，并將設(shè)計的改進(jìn)算法應(yīng)用到以FPGA為核心的圖像采集前端。出于對成本和體積的考慮，一般的數(shù)字圖像采集系統(tǒng)采用單片CCD或CMOS圖像傳感器，然后在感光表面覆蓋一層顏色...

標(biāo)簽： CCD 圖像插值算法研究

上傳時間： 2013-08-04

上傳用戶：zhengjian
基于小波變換的圖像去噪算法研究

隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。它的發(fā)展主要依賴于兩個性質(zhì)不同、自成體系但又緊密相關(guān)的研究領(lǐng)域：圖像處理算法及其相應(yīng)的電路實(shí)現(xiàn)。圖像處理系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)—般有三種方式：專用的圖像處理器件集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Process)和現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array)以及相關(guān)電路組成。它們可以實(shí)時高速完成各種圖像處理算法。圖像處理中，低層的圖像預(yù)處理的數(shù)據(jù)量很大，要求處理速度快，但運(yùn)算結(jié)果相對比較簡單。相對于其他兩種方式，基于FPGA的圖像處理方式的系統(tǒng)更適合于圖像的預(yù)處理。本文設(shè)計了—種基于FPGA的小波域圖像去噪系統(tǒng)。首先，闡述了基于小波變換的圖像去噪算法原理，重點(diǎn)討論了小波鄰域閾值(NeighShrink)去噪算法，并給出了該算法相應(yīng)的Matlab 仿真；然后，為了改進(jìn)鄰域閾值去噪算法中對每個分解子帶都采用相同鄰域和閾值的缺點(diǎn)，本文提出了基于最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)分類的鄰域閾值去噪算法和以斯坦無偏估計 (SURE)為準(zhǔn)則同時結(jié)合小波系數(shù)尺度間關(guān)系的鄰域閾值去噪算法。經(jīng)Matlab實(shí)驗(yàn)表明，相比于其他幾種經(jīng)典算法，本文提出的兩種改進(jìn)算法在濾除噪聲的同時能更好地保護(hù)圖像細(xì)節(jié)，并在較高噪聲情況下能獲得更高的峰值信噪比。在此基礎(chǔ)上本文將提出的改進(jìn)小波鄰域閾值去噪算法進(jìn)行了相應(yīng)的簡化，以滿足低噪聲處理要求且易于在FPGA上實(shí)現(xiàn)；最后，給出了基于 FPGA的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和FPGA內(nèi)部各功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)方案，包括二維離散小波變換模塊、二維離散小波逆變換模塊、SDRAM存儲器控制模塊、去噪計算模塊和系統(tǒng)核心控制模塊，并對各個系統(tǒng)模塊和整體進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明本文設(shè)計的基于FPGA 的小波鄰域閾值去噪系統(tǒng)能滿足實(shí)際的圖像處理要求，具有一定的理論和實(shí)際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：圖像處理系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，圖像去噪算法，小波變換

標(biāo)簽： 小波變換圖像去噪算法研究

上傳時間： 2013-05-16

上傳用戶：450976175
SVPWM算法的DSP源碼已通過硬件驗(yàn)證

SVPWM算法的DSP源碼，實(shí)現(xiàn)逆變輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相，并能跟蹤市電幅值變化

標(biāo)簽： SVPWM DSP 算法源碼

上傳時間： 2013-07-20

上傳用戶：yd19890720
FPGA布局算法研究和軟件實(shí)現(xiàn)

FPGA布局算法和軟件位于工藝映射和布線之間，是一個承上啟下的階段，對最終的布通率和時序都有著重要的影響。本論文的工作之一便是研究旨在提高布通率的布局算法。在研究了國內(nèi)外裝箱和布局算法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新的結(jié)合了裝箱的布局算法框架，并稱之為"低溫交替改善的"布局算法。其基本思想是，在模擬退火的低溫階段交替的優(yōu)化裝箱和布局。本文給了基于學(xué)術(shù)界標(biāo)準(zhǔn)布局布線軟件VPR的一個軟件實(shí)現(xiàn)，并且提出了低溫的判定條件以及一種新的選擇待交換邏輯單元的方法。采用三種不同的裝箱算法作為布局輸入，基于VPR的低溫交替改善的布局算法實(shí)現(xiàn)，在布通率上，比VPR分別提高了21.3％、15.5％、10.7％。而帶來的平均額外時間開銷不到20％。 FPGA布局軟件實(shí)現(xiàn)對整個FPGA CAD流程的運(yùn)行效率，算法的可擴(kuò)展性也有著不可忽視的影響。現(xiàn)代FPGA有著多樣而復(fù)雜的邏輯和布線資源。而學(xué)術(shù)界的布局軟件'VPR所面向的FPGA卻只能處理十分簡單的FPGA結(jié)構(gòu)，對于宏、總線、多時鐘等實(shí)際應(yīng)用中很重要的部分都沒有考慮。本文提出了"邏輯單元層"的概念，用具有特定幾何結(jié)構(gòu)的邏輯單元層來統(tǒng)一處理多種類型的邏輯資源。針對相對位置約束在現(xiàn)代FPGA布局軟件中的重要地位，我們提出了一種處理相對位置約束的方法。這些討論均已經(jīng)在面向Xilinx SpartanⅡ芯片布局的原型系統(tǒng)中得到了實(shí)現(xiàn)，初步證實(shí)了這些方法的可擴(kuò)展性和實(shí)用性。

標(biāo)簽： FPGA 布局算法研究軟件實(shí)現(xiàn)

上傳時間： 2013-06-21

上傳用戶：ezgame
FPGA低功耗布局布線算法的研究

本文對嵌入硬核的FPGA布線通道寬度分布和改進(jìn)FPGA布局算法進(jìn)行了研究。文章在嵌入硬核的FPGA布線通道寬度分布研究中，引入了四種架構(gòu)，其布線通道寬度分布函數(shù)分別為均勻、脈沖、高斯和三角分布。通過修改VPR工具的源代碼，使平臺適用于具有嵌入硬核的FPGA架構(gòu)，利用MCNC基準(zhǔn)電路來測試這四種架構(gòu)的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在以網(wǎng)線平均長度作為指標(biāo)的測試中，通道寬度均勻分布的架構(gòu)具有更短的布線長度、更優(yōu)的性能。

標(biāo)簽： FPGA 低功耗布局布線法的研究

上傳時間： 2013-06-27

上傳用戶：xsnjzljj
FPGA結(jié)構(gòu)和布局布線算法研究

論文設(shè)計了一種FPGA結(jié)構(gòu)描述方法，解決了FPGA建模問題。FPGA結(jié)構(gòu)描述方法包含邏輯單元信息，互連線信息等10部分。當(dāng)采用不同的FPGA芯片進(jìn)行布局布線時，只需要使用結(jié)構(gòu)描述方法重新定義這種FPGA芯片的結(jié)構(gòu)，不需要改變布局布線工具。為了配合FPGA編程下載，論文改進(jìn)了劃分網(wǎng)表算法，能夠生成LUT配置信息文件。改進(jìn)了布局布線算法，能夠支持更多的商用FPGA結(jié)構(gòu)特征，開發(fā)的布局布線工具在可布通性上和VPR接近，布局階段能夠減少21％的邏輯單元交換次數(shù)，它在布局布線之后生成內(nèi)部連接信息，布局信息和布線信息。這些信息提供給布局布線的下一階段編程下載必要的支持，可以生成位流文件下載到FPGA中。

標(biāo)簽： FPGA 布局布線算法研究

上傳時間： 2013-07-29

上傳用戶：氣溫達(dá)上千萬的
基于FPGA技術(shù)的數(shù)控插補(bǔ)器算法

本課題涉及先進(jìn)的FPGA技術(shù)引入到數(shù)控插補(bǔ)時某些算法的改進(jìn)，主要目的是更好的利用FPGA具有系統(tǒng)芯片化、高可靠性、開發(fā)設(shè)計周期短等特點(diǎn)，及具有系統(tǒng)內(nèi)可再編程的性能，來解決目前軟件插補(bǔ)速度慢而硬件插補(bǔ)設(shè)計復(fù)雜、調(diào)整和修...

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)控算法

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：gjzeus
一種基于FPGA的Deflate壓縮算法

一種基于FPGA的Deflate壓縮算法研究與實(shí)現(xiàn)

標(biāo)簽： Deflate FPGA 壓縮算法

上傳時間： 2013-07-04

上傳用戶：dapangxie