密集型的矩阵运算在信号处理和图像处理中被广泛应用,而且往往需要系统进行实时运算,这就需要系统具有很高的吞吐率。因此寻找矩阵运算的高速实现方法是很有意义的。FPGA的运算速度快并且可以并行运算,和其它矩阵运算的实现方式相比,FPGA有其独特的优势。本文主要设计并实现了基于FPGA的各种矩阵运算模块。 本文首先介绍了矩阵运算的特点和原理,接着讨论了FPGA浮点运算单元的VHDL设计方法,在此基础上,设计了矩阵相乘累加、三角矩阵求逆和一般矩阵分解求逆的运算模块,给出矩阵阶数扩大时各种矩阵运算的分块实现方法。然后在ModelSim环境下仿真了一般矩阵的求逆模块,与Maflab仿真结果比较,分析了运算精度、时间复杂度和资源占用情况,在Virtex-4系列FPGA硬件平台上进行了调试和测试,并通过USB接口将矩阵运算结果送入PC机,验证了基于FPGA矩阵运算的正确性和可行性。最后对矩阵求逆模块在雷达信号中的应用作了简单介绍。
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上传时间: 2013-06-08
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