ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА КРИСТАЛЛЕ С ПРОЦЕССОРНЫМИ БЛОКАМИ НА ОСНОВЕ ПЛИС

Гурин Евгений Иванович, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), gurin2@yandex.ru
Скопинцев Роман Георгиевич, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), delf.zone@gmail.com

681.32

Актуальность и цели. В настоящее время в различных областях науки и техники широко применяются системы на кристалле с процессорными блоками на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). В таких системах вычислительные операции разделяются так, чтобы процессор выполнял функции управления и алгоритмически сложные и в то же время относительно медленные вычислительные вычисления. Операции, требующие максимального быстродействия, выполняются аппаратно на ресурсах ПЛИС. Для выполнения таких операций требуются блоки для вычисления функций, в первую очередь тригонометрических.
Цель исследования – разработка скоростных специализированных блоков на основе ПЛИС, позволяющих в темпе поступления входных данных генерировать синусоидальные последовательности для вычислительных систем на кристалле с процессорными блоками на основе ПЛИС.
Результаты. Разработана структура специализированного блока для генерации потоков значений тригонометрических функций, предназначенного для систем на кристалле с процессорными блоками на основе ПЛИС. Исследованы характеристики разработанного генератора. Проведено экспериментальное исследование узлов разработанного процессора.
Выводы. Рассмотренный в статье способ создания блоков генерации тригонометрических функций позволяет для ряда практических случаев получить выигрыш по точности при относительно простой аппаратной реализации.

Ключевые слова

система на кристалле, ПЛИС, процессор, цифровой синусный генератор, функциональный генератор.

 Скачать статью в формате PDF

1. Немудров В. Системы на кристалле / В. Немудров, Г. Мартин. – М. : Техно- сфера, 2004. – 216 с.
2. Максфилд, К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца / К. Максфилд. – М. : ДОДЭКА, 2007. – 408 с.
3. Шагурин, И. И. Системы на кристалле. Особенности реализации и перспективы применения / И. И. Шагурин // Электронные компоненты. – 2009. – № 1. – С. 37–39.
4. Байков, В. Д. Аппаратурная реализация элементарных функций в ЦВМ / В. Д. Байков, В. Б. Смолов. – Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. – 96 с.
5. Функционально ориентированные процессоры / А. И. Водяхо, В. Б. Смолов, Д. В. Плюснин, Д. В. Пузанков ; под ред. В. Б. Смолова. – Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-е, 1988. – 224 с.
6. Stork, M. Sine Approximation for Direct Digital Frequency Synthesizers and Function Generators / M. Stork // Proceedings of the 3rd Unternational conference on Circuits, Systems, Control, Signals (CSCS’12). – Barcelona, Spain, 2012. – P. 127–132.
7. Nouman, Z. Design and Implementation A Digital Sine-Cosine Generator Based FPGA / Z. Nouman, B. Klima // Knobloch International Journal of Engineering and Advanced Technology(IJEAT).–2013.–Vol. 2,June.–P.304–307.
8. Jassim, M. Abdul-Jabbar and Noor N. Qaqos, Performance Analysis of Single- Multiplier Digital Sine-Cosine Generators / M. Jassim, N. Qaqos // Al-Rafidain Engineering. – 2012. – Vol. 20, № 4. – P. 32–46.
9. United States Patent 4860238, MKI G06F 3/00. Digital Sine Generator / A. Kraker, appl. 28.01.1987, publ. 22.08.1989.
10. Лайонс, Р. Цифровая обработка сигналов / Р. Лайонс. – М. : Бином-Пресс, 2006. – 656 c.
11. High-Perfomance Flexible All-Digital Quadrature Up and Down Converter Chip / R. Pasko, L. Rijnders, P. Schaumont, S. Vernalde, D. Durackova//IEEE Journal of Solid-State Circuits. – 2001.– Vol. 36,№ 3. –P.408–416.