基于FPGA的高速巴切奇偶排序网络的实现
基于FPGA的奇偶分频器的设计与实现
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于FPGA的奇偶分频器的设计与实现学生姓名：学号：专业：电子信息工程班级：电信10-1班指导教师：基于FPGA的奇偶分频器的设计与实现摘要分频器作为一种最基本的数字电路，广泛的应用在各种复杂的逻辑电路设计中，对于FPGA芯片来说，虽然能用自带的锁相环来产生一部分我们所需的频率，但是，用VHDL语言实现分频能从同一时钟较为方便、快捷的生成多个所需要的频率，同时能够实现信号的同步，因此，分频器的应用非常广泛。
本设计应用软件为开发平台，运用VHDL语言编程实现整数的奇偶分频的设计，在本设计中实现了0、2、4、6、8、10、12、14偶数的整数分频器设计和1、3、5、7、9、11、13、15奇数的整数分频器设计。
通过仿真结果，验证了设计的正确性。
关键词：FPGA；分频器；VHDL语言；Quartus ⅡDesign and implementation of FPGA-based parity dividerAbstractDivider as a basic digital circuits, widely used in a variety of complex logic circuit design, the FPGA chip, although able to own a part of our phase-locked loop to produce the desired frequency, but using VHDL language divide from the same clock frequency is more convenient and efficient to generate multiple needs, while able to achieve synchronization signal, and therefore, the divider is widely used.The design of application software development platform, the use of VHDL language programming odd integer divider design, the design is implemented in an even integer divider 0,2,4,6,8,10,12,14 design and 1,3,5,7,9,11,13,15 odd integer divider design. The simulation results verify the correctness of the design.Key words: FPGA; divider; VHDL language；Quartus Ⅱ目录摘要 (I)Abstract...................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)1.1 课题来源 (1)1.2 选题的意义和目的 (2)1.3 课题研究现状 (3)1.4 本文组织结构 (4)第二章EDA技术 (6)2.1 FPGA技术 (6)2.2 Quartus Ⅱ软件简介 (7)2.3 VHDL语言 (8)2.3.1 VHDL简介 (8)2.3.2 VHDL特点 (9)2.3.3 VHDL组成 (10)第三章奇偶分频器设计与仿真 (12)3.1 偶数分频 (12)3.1.1 原理分析 (12)3.1.2 设计与仿真 (12)3.2 奇数分频 (17)3.2.1 原理分析 (17)3.2.2 设计与仿真 (18)第四章系统设计 (23)4.1 设计的任务 (23)4.2 系统设计 (23)4.3 其余模块设计 (27)4.3.1 encoder_12模块 (27)4.3.2 mux21模块 (29)4.3.3 数码管显示驱动模块 (30)第五章下载与测试 (35)5.1 BTYG-EDA实验概述 (35)5.2 BTYG-EDA实验开发系统特点 (35)5.3 引脚分配 (35)5.4 验证 (36)第六章结论与展望 (37)6.1 结论 (37)6.2 展望 (37)参考文献 (39)致谢 (40)第一章绪论1.1课题来源分频器作为数字系统设计中一类重要的电子电路，在数字电路的迅速发展历程中，通常要运用分频器来实现设计中希望获取的时钟频率。
基于FPGA的高速基4FFT设计与实现
基于FPGA的高速基4FFT设计与实现王金川;高强;高光辉【摘要】针对实时高速信号处理要求,设计并实现了一种基于FPGA的高速流水线结构的基4FFT处理器。
根据各种不同基算法的运算量、硬件面积和控制复杂度,选定按时间抽取的基4算法,同时采用单路延时反馈(Single-path Delay Feedback,SDF)流水线结构,提高了处理速度。
通过Verilog HDL语言进行模块化描述和验证,结果表明,该FFT处理器具有较高性能。
% A high-speed FFT processor based on FPGA is designed and realized to meet the demand of real time and high speed signal processing. Based on the analysis of the FFT algorithm, hardware area and complexity of control, the proposed processor adopts radix-4 DIT algorithm and a Single-path Delay Feedback (SDF) pipelined architecture, which speeds up the signal processing. The entire design is described, verified and implemented in Verilog HDL language. The results show that this FFT processor has higher performance.【期刊名称】《物联网技术》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】4页(P38-40,44)【关键词】FFT;流水线;基4;蝶形运算【作者】王金川;高强;高光辉【作者单位】电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都 610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都 610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都 610054【正文语种】中文【中图分类】TN791快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)作为时域和频域转化的基本运算，是数字谱分析的必要前提。
一种基于FPGA的8B_10B编解码电路的设计与实现
2010年9月第15卷第5期西 安 邮 电 学 院 学 报JO U RNAL OF XI .A N U N IV ERSIT Y OF POST S A ND T EL ECOM M U NI CAT ION S Sept.2010Vol 115N o 15收稿日期:2010-05-23作者简介:武小强(1983-),男,陕西铜川人,西安邮电学院电子工程学院硕士研究生;田小平(1963-),男,陕西渭南人,西安邮电学院电子工程学院教授。
一种基于FPGA 的8B/10B 编解码电路的设计与实现武小强,田小平(西安邮电学院电子工程学院,陕西西安 710121)摘要:为提高8B/10B 编解码电路的速度和实现低资源消耗,根据8B/10B 编解码真值表的内在相关性和编码特点,采用降低查找表个数的方法,给出一种基于查找表的8B/10B 编解码电路设计方案。
实验仿真和数据分析显示,新方案较现有方案速度更高,资源消耗更低。
关键词:8B/10B;FP GA;直流平衡;查找表;不平衡度中图分类号:T N 76 文献标识码:A 文章编号:1007-3264(2010)05-0027-030 引言由于8B/10B 编码技术具有很好的直流平衡特性,以及其的抗干扰能力和一定的检错能力,使其广泛成为现在光纤通讯的主流技术之一。
8B/10B 编解码是一种基于高速串行收发器机制的编码方式,所以在很大的程度上降低了误差,具有误码率低的特点。
同时由于其真值表内在的特点,可以在一定的程度上进行检错,降低了误差的可能性。
本文根据其真值表的内在关联性和特点,与现有的几种编解码方案进行分析[2-6],提出了一种新基于查找表的8B/10B 编解码电路,该方案具有资源占用少、速度快、可靠性高和可移植性等特点。
1 8B/10B 编解码的基本原理8B/10B 编解码是由A.X.Widmer 和P. A.Franasze 于1983提出的一种新的编码思想,现广泛应用于高速串行光纤传输系统。
Verilgo实现的FPGA奇偶校验
Verilgo实现的FPGA奇偶校验1、奇偶校验奇偶校验(Parity Check)是⼀种校验代码传输正确性的⽅法。
根据被传输的⼀组⼆进制数位中“1”的个数是奇数或偶数来进⾏校验。
采⽤奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。
采⽤何种校验是事先规定好的。
通常专门设置⼀个奇偶校验位，⽤它使这组代码中“1”的个数为奇数或偶数。
若⽤奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验“1”的个数是否为奇数，从⽽确定传输代码的正确性。
举例，要输出⼀组8-bit数据，为“11101000”，该组数据共有4个“1”。
若使⽤奇校验，则校验位应为1，传输数据实际为8-bit数据+1-bit奇校验位，即“111010001”；若使⽤偶校验，则校验位应为0，传输数据实际为8-bit数据+1-bit偶校验位，即“111010000”。
2、输⼊数据的校验⽅法根据输⼊串⾏数据码流，“实时”⽣成所输⼊数据的校验位。
2.1、举例欲串⾏接收数据“11101000”（传输低位在前，⾼位在后），则数据线上的数据应为“0-0-0-1-0-1-1-1”奇校验应为“x-1-1-1-0-0-1-0-1”(采⽤时序逻辑输出，会落后⼀个时钟周期)偶校验应为“x-0-0-0-1-1-0-1-0”(采⽤时序逻辑输出，会落后⼀个时钟周期)校验位刚好落后数据⼀个时钟周期，⽅便拼接。
时序图如下：输出信号odd根据输⼊信号变化，假如输⼊数据只输⼊4-bit，0001，则奇校验位0，偶校验位1，可以看到在输⼊信号的下⼀个周期，odd、even的输出符合预期，其他数据相同，这⾥不赘述。
奇校验实现⽅式：校验位默认为⾼电平，每检测到1，则状态翻转偶校验实现⽅式：校验位默认为低电平，每检测到1，则状态翻转2.2、verilog实现根据上述，编写如下代码：module odd_even1(input clk ,input in , //串⾏输⼊input reset , //同步复位，⾼电平有效output reg odd , //奇校验位output reg even //偶校验位);always@(posedge clk)beginif(reset)beginodd <= 1'b1;even <= 1'b0;endelse if(in)beginodd <= ~odd;even <= ~even;endelse beginodd <= odd;even <= even;endendendmodule2.3、testbench仿真编写仿真对上述模块进⾏测试，激励输⼊随机⽣成0或1.`timescale 1ns/1ns //时间单位/精度//------------<模块及端⼝声明>----------------------------------------module tb_odd_even1();reg clk ;reg in ;reg reset ;wire odd ;wire even ;//------------<例化被测试模块>----------------------------------------odd_even1 odd_even1_inst(.clk (clk),.reset (reset),.in (in),.odd (odd),.even (even));//------------<设置初始测试条件>----------------------------------------initial beginclk = 1'b1; //初始时钟为1reset <= 1'b1; //初始复位#20reset <= 1'b0;end//------------<设置时钟>----------------------------------------------always #10 clk = ~clk; //系统时钟周期20nsalways #20 in <= {$random}%2; //每20ns随机⽣成0或1endmodule2.4、仿真结果仿真结果如下：假设两黄线中间刚好传输了⼀次8-bit数据，则传输的数据应为1011_1111 （低位在前），那么这组数据的奇校验位应是：0 ；偶校验位应是：1 ；上图中蓝⾊字体标注与理论⼀直，⽽输⼊数据的第九位为1，则可视为⼀次偶校验。
基于FPGA的高速定点FFT算法的实现
基于FPGA 的高速定点FFT 算法的实现徐 娜,杨鼎才(燕山大学信息科学与工程学院 河北秦皇岛 066004)摘 要:针对高速实时信号处理的要求,提出一种基于现场可编程门阵列(FP GA )实现64点高速定点快速傅里叶变换(FFT )算法的方法。
该方法从运算速度和实现复杂度两方面综合考虑,采用基于按时间抽取的Radix 24算法的三级流水线结构,每级将乘法器的旋转因子输入端固定为常数值,而不是作为变量从ROM 中读取,从而减少ROM 的读取时间。
另外,为了避免溢出,还采用块浮点结构表示数据,节省了大量的硬件资源。
从实验结果看,可以满足对数据高速实时处理的要求。
关键词:现场可编程门阵列;Radix 24算法;流水线结构;块浮点结构中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:10042373X (2009)122106202Implementation of High Speed Fixed 2piont F ast Fourier T ransform Algorithm B ased on FPG AXU Na ,YAN G Dingcai(Information Science and Engineering Institute ,Yanshan University ,Qinhuangdao ,066004,China )Abstract :To meet the requirement of high data processing ,an implementation method of 64points high speed fixed 2point FF T algorithm based on FP GA is discussed.Considering both the speed and the complexity ,this method uses three 2stage pipeline structures based on Radix 24algorithm by DIT.The input of rotating factor is fixed to constant ,rather than variables ,which can reduce the reading time f rom ROM.Moreover ,in order to avoid overflowing ,it also uses block 2floating 2piont struc 2ture that can save many hardware resources.It is able to meet the requirement of high speed and real 2time through the experi 2mental results.K eywords :FP GA ;Radix 24algorithm ;pipeline structure ;block 2floating 2piont structure收稿日期:20082092080 引 言快速傅里叶变换(FF T )作为计算和分析工具,在众多学科领域(如信号处理、图像处理、生物信息学、计算物理、应用数学等)有着广泛的应用。
FPGA与C8051F高速数据传输的设计与实现
FPGA与C8051F高速数据传输的设计与实现作者：许可行李琪羊帆来源：《科技创新与应用》2016年第13期摘要：针对低速总线接口难以满足大数据背景下的高速信号传输这一需求。
文章提出了一种FPGA与C8051F单片机的低成本、高速率接口解决方案。
在系统分析SPI接口工作时序的基础上，设计其内部逻辑电路。
本方案以Quartus II为开发平台，运用Verilog HDL硬件描述语言，从行为级建立SPI接口数据传输模型，并在Modelsim环境下对该模型进行功能与时序仿真。
最后将配置完成的FPGA与C8051F进行板级调试。
测试结果表明：本方案所设计的SPI接口具有速率快、协议简洁、扩展性强、系统开发成本低的特点。
关键词：SPI接口；FPGA；C8051F；行为级引言随着现代信息技术的发展，对处理速度的要求变的越来越高。
为了满足这个需求，设计者常常采用多处理器结构，组成分布式控制系统[1]。
以缓解部分电路的信息处理压力，从而保持系统处于高速运行的状态。
而如何确保处理器之间高效的数据传输便成了一个至关重要的问题。
SPI接口是一种全双工的同步串行外设接口[2]。
相比较传统的I2C总线及CAN总线，具有更高的传输速度。
正是这种简单高效的特性，如今被广泛的应用于通信领域。
SPI接口的实现可以通过软件进行扩展。
其操作比较简单，但由于传输速度受到指令周期的影响而受到极大的制约。
在日益复杂的系统环境下，这种方案显然无法满足设计要求。
随着FPGA的片内资源跨过百万门级，在如此丰富的器件资源下，FPGA成为解决高速数据传输的重要角色。
此外FPGA具有很强的灵活性，可以根据需求对其内部电路进行维护、修改以及对其内部逻辑功能的重新配置[3]。
在这种架构下，应用FPGA来构建SPI接口最为切实可行。
1 SPI原理概述1.1 SPI接口简介Serial Peripheral Interface是由Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的通信协议。
基于FPGA的光纤通信系统的设计与实现
3 直流平衡 8B/10B 编/解码的 FPGA 实现
8B/10B 编 码 （以 下 简 称 8B/10B）作 为 一 种 高 性 能 的 串 行 数据编码标准，其基本思想就是将一个字节宽度的数据经过 映射机制 （Mapping Rule）转化为 10 为宽度的字符 ，但 是平 衡 了位流中 0 与 1 的个数，也就是所谓的直流平衡特性。 同时 规定位流中 0 或 1 的游程长度 （Run Length）的最大值不能大 于 5，以使得传输过程保持足够高的信号变换频率，这样不仅 确保了时钟恢复也使得信息流的直流频谱分量为零或近乎 为零 ， 而 正 是这 些 特 性 使 得 8B/10B 编 码 特 别 适 合 光 纤 等 介 质的连接和信息传输。 3.1 直流平衡 8B/10B 编码
时位同步时钟提取模块提取出同步时钟，为解码模块提供参 考时钟。 最后，接收到的数据经解码后数据输出。
1 光纤通信系统结构设计
光纤通信系统主要由 位 同 步时 钟 提 取模 块 、8B/10B 编 解
码器模块和 NRZI 编解器模块组成， 主要功能框图如图 1 所
示。 数据经 8B/10 编码后，能在很大程度上平衡位流中 0 与 1
（ABCDEFGH）、一个控制信号 （Z）以及一个 时 钟 信号 组 成 ，其 中时钟采样以字节为单位。 控制信号 Z 是数据信号或控制信 号 的 标 示 位 。 输 入 数 据 ABCDEFGH 被 分 成 两 部 分 ， 其 中 ABCDE 经 5B/6B 编码生成 6 比特字符 abcdei，而 FGH 经 3B/ 4B 编 码 得 到 fghj， 最 后 组 合 输 出 得 到 10 比 特 的 传 输 字 符 abcdeifghj。
基于FPGA的TCP段乱序重排设计与实现
设计应用TCP段乱序重排设计与实现锐，王银，杨宪伟，李治辉（中国电子科技集团公司第三十研究所，四川段乱序重排设计与实现，记录乱序报文起止序号，通过并行比较确定新收完成乱序重排。
该方法具有逻辑简单、硬件协议栈数据收发速率达到9.388 Gb/s。
Design and Implementation of TCP Segment Reordering Based on FPGAWANG Yin，YANG XianweiInstitute of CETC，Chengdu 610041Introduces the design and implementation of segment reordering in a TCP hardware stack based onnumber of segment are recordeddetermined by parallel comparison with the existing record，write the data into buffer with the sequence number asmethod has the advantages偏移和序号（Sequence Number，SN）等相关信息。
硬件协议栈乱序重排方法报文处理流程乱序重排功能在TCP接收模块内实现。
接收模块先提取报文的TCP头部信息，根据SN、长度及接收窗口信息判断报文是否有效，然后根据接收信息表所记录的已接收数据信息判断报文所携带数据相对位置，同时计算出新的接收信息表，最后将数据发送到缓存管理模块并写入缓存。
数据结构接收信息表数据结构如图2所示，其记录了下一个待接收的字节序号RCV.NXT和不连续数据块记RCV.FSN<i>，RCV.LSN<i>），其中i=[0,1,2]指示数据块序号，RCV.FSN<i>为数据块起始字节序First Sequence Number，FSN），RCV.LSN<i>为末尾字节序号（Last Sequence Number，LSN），如果对应数据块位置数据无效则FSN及LSN字段均置0。
基于FPGA的高速巴切奇偶排序网络的实现
基于FPGA的高速巴切奇偶排序网络的实现
何非;刘洪江;杨军
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2007(5)1
【摘要】巴切奇偶排序网络是使用最广泛的硬件排序算法之一,大量运用在网络通信设备中.实现巴切奇偶排序网络需要进行大量复杂的内部布线,采用传统分离元件的设计方法器件尺寸大、可靠性低、速度慢、不易修改升级.文章利用FPGA(可编程门阵列)来实现巴切奇偶网络,解决了传统设计存在的问题,并对巴切奇偶网络的扩展性进行了研究.实验研究验证了设计的正确性.
【总页数】4页(P132-135)
【作者】何非;刘洪江;杨军
【作者单位】云南大学信息学院,云南,昆明,650091;云南大学信息学院,云南,昆明,650091;云南大学信息学院,云南,昆明,650091
【正文语种】中文
【中图分类】TP343.02
【相关文献】
1.基于FPGA实现的高速串行交换模块实现方法研究 [J], 汪精华;胡善清;龙腾
2.基于FPGA的一类低密度奇偶校验码的实现 [J], 刘晓明;刘强;鲁俊成
3.基于窗结构和巴切奇偶排序的中值滤波器硬件设计与实现 [J], 孙凯旻;王亮;顾美康
4.基于SPI高速分时复用/解复用的方法实现数据传输及其FPGA实现 [J], 李淼;
吴必旗;李娟娟;王兴波
5.基于SPI高速分时复用/解复用的方法实现数据传输及其FPGA实现 [J], 李淼;吴必旗;李娟娟;王兴波
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基于FPGA的八通道高速ADC的时序设计
基于FPGA的八通道高速ADC的时序设计徐立升;徐根倩;马正欣;宋早迪;蒋秀波;周冬冬;秦智超【摘要】According to the characteristics of high-speed serial data in eight-channel sampler AD9252,a method which is based on time constraint of FPGA is presented. In this method,the Xilinx FPGA is used to receive the sampling serial data. In order to achieve the setup time and hold time of serial-parallel conver-sion,the digital clock management( DCM) module,location constraints and Planahead are used. The de-sign is verified by functional and timing test. Because the method is suitable for high-end and low-end FP-GA,the flexibility of system is improved.%针对八通道采样器AD9252的高速串行数据接口的特点,提出了一种基于FPGA时序约束的高速解串方法。
使用Xilinx公司的FPGA接收高速串行数据,利用FPGA内部的时钟管理模块DCM、位置约束和底层工具Planahead实现高速串并转换中数据建立时间和保持时间的要求,实现并行数据的正确输出。
最后通过功能测试和时序测试,验证了设计的正确性。
此方法可适用于高端和低端FPGA,提高了系统设计的灵活性,降低了系统的成本。
fpga实现奇分频和偶分频的方法
fpga实现奇分频和偶分频的方法FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以通过重新编程来实现不同的功能。
在数字电路设计中，奇分频和偶分频是常见的需求，本文将介绍如何使用FPGA实现奇分频和偶分频的方法。
奇分频是指将输入信号的频率除以一个奇数，得到输出信号的频率。
而偶分频则是将输入信号的频率除以一个偶数，得到输出信号的频率。
在FPGA中，可以通过计数器和比较器来实现奇分频和偶分频。
我们需要明确需要实现的分频比例。
假设我们要实现一个2分频的功能。
对于奇分频，我们可以使用一个计数器来计数输入信号的上升沿或下降沿的个数，当计数器的值达到一定阈值时，输出一个脉冲信号，从而实现奇分频。
对于2分频，我们可以设置计数器的阈值为2，也就是每两个上升沿或下降沿输出一个脉冲信号。
在FPGA中，我们可以使用Verilog或VHDL等硬件描述语言来描述奇分频和偶分频的逻辑。
下面以Verilog为例，给出奇分频和偶分频的代码示例。
```verilogmodule OddDivider(input wire clk_in,output wire clk_outreg [1:0] count;wire tick;always @(posedge clk_in) begin if(count == 2'b00) begincount <= 2'b01;tick <= 1;end else if(count == 2'b01) begin count <= 2'b10;tick <= 0;end else begincount <= 2'b00;tick <= 0;endendassign clk_out = tick; endmodulemodule EvenDivider(input wire clk_in,output wire clk_outreg [2:0] count;wire tick;always @(posedge clk_in) beginif(count == 3'b000) begincount <= 3'b001;tick <= 1;end else if(count == 3'b001) begin count <= 3'b010;tick <= 0;end else if(count == 3'b010) begin count <= 3'b011;tick <= 0;end else begincount <= 3'b000;tick <= 0;endendassign clk_out = tick; endmodule在上面的Verilog代码中，OddDivider模块实现了奇分频的功能，EvenDivider模块实现了偶分频的功能。
基于FPGA的几种排序算法
基于FPGA的几种排序算法最近笔者在项目中正好遇到需要排序的情况，以前刚接触C语言的时候排序的方法主要有冒泡排序、选择排序等方法；于是就用Verilog实现了冒泡法，但是发现此方法和选择排序法需要的时间周期太长，比如16个数据差不多需要136个周期才能完成排序，于是笔者在网上找到了并行全比较排序法和改进的串行全比较排序法；以下将一一介绍。
1 冒泡法和比较排序法1.1 算法原理这两种方法比较容易理解，下面给出两种排序方法的百科连接，大家可以自行百度。
冒泡排序：https:///item/%E5%86%92%E6%B3%A1%E 6%8E%92%E5%BA%8F选择排序：https:///item/%E9%80%89%E6%8B%A9%E 6%8E%92%E5%BA%8F%E6%B3%95/2304587?fr=aladdin1.2 仿真结果下面给出冒泡法的Verilog仿真结果，蓝色箭头是输入的原始数据，红色箭头所指的是排完序的数据，黄色箭头指的是排序所用的时间，仿真用的是100MHz的始终，所以冒泡总共需要136个周期。
1.3 算法优缺点选择排序法和冒泡法属于传统的两两比较的算法，但是消耗的周期比较长，在一些对实时性要求较高的情况下无法满足要求。
2 并行全比较排序法2.1 算法原理及Verilog实现传统的排序方式是以两两之间顺序比较为基础，而并行全比较实时排序算法是基于序列中任意两个数并行比较实现。
由于从原来的串行比较变成了并行比较，所以需要消耗比以前多的比较器，诠释了FPGA中“用面积换速度”的思想。
以序列长度为m的数据为例：A：第一个时钟周期：将其中一个数据和其他数据在一个周期中一一比较，比较器分三种情况：1. 这个数据大于其他数据，则它的得分为0；2. 这个数据等于其他数据，若它在这个序列中比和它相等的其他数据靠前，则它的得分为0，反之为1；3. 这个数据小于其他数据，则它的得分为1；[plain] view plaincopyprint?1.//-------------------------- 计算得分 ----------------------------------2.generate4.for(i=1;i<=COL_WIDTH;i=i 1)5.begin:unfold_i6.always@(posedge clk or posedge rst)7.begin8.if(rst)9.beginp_valid_i[i] <= 0;11.score_i[i] <= 0;12.end13.else if(comp_valid_f)14.begin15.if(comp_data[col] > comp_data[i])16.score_i[i] <= 0;17.else if(comp_data[col] == comp_data[i])18.begin19.if(col <= i) //如果有两个相同的数据，其中若输入顺序在前面则排序就靠前20.score_i[i] <= 0;21.else22.score_i[i] <= 1;23.end24.else25.score_i[i] <= 1;p_valid_i[i] <= comp_valid_f;27.end28.else29.begin30.score_i[i] <= 0;p_valid_i[i] <= 0;33.end34.end35.endgenerate//-------------------------- 计算得分 ---------------------------------- generate genvar i; for(i=1;i<=COL_WIDTH;i=i 1) begin:unfold_i always@(posedge clk or posedge rst) begin if(rst) begin comp_valid_i[i] <= 0; score_i[i] <= 0; end else if(comp_valid_f) begin if(comp_data[col] > comp_data[i]) score_i[i] <= 0; else if(comp_data[col] == comp_data[i]) begin if(col <= i) //如果有两个相同的数据，其中若输入顺序在前面则排序就靠前 score_i[i] <= 0; else score_i[i] <= 1; end else score_i[i] <= 1; comp_valid_i[i] <= comp_valid_f; end else begin score_i[i] <= 0; comp_valid_i[i] <= 0; end end end endgenerateB：第二个时钟周期：将每个数据和其他数据比较后的数据累加；[html] view plaincopyprint?1.always@(posedge clk or posedge rst)2.begin3.if(rst)4.begin5.score <= 0;6.// score_t[1]<=0;7.// score_t[2]<=0;8.location <= 0;9.add_cnt <= 0;10.data_o <= 0;11.valid_o <= 0;12.end13.else if(comp_valid_j[1] == 1)15.add_cnt <= 0;16.// add_cnt <= 1;17.// score_t[1] <= ( score_j[1]score_j[2] ) ( score_j[3] score_j[4] );18.// score_t[2] <= ( score_j[5]score_j[6] ) ( score_j[7] score_j[8] );19.score <= ( ( score_j[1] score_j[2] ) ( score_j[3] score_j[4] ) )20.( ( score_j[5] score_j[6] ) ( score_j[7] score_j[8] ) )21.( ( score_j[9] score_j[10] ) ( score_j[11] score_j[12] ) )22.( ( score_j[13] score_j[14] ) ( score_j[15] score_j[16] ) ) 1;23.location <= {row[7:0],col[7:0]};//行,列24.data_o <= comp_data[col];//数据25.valid_o <= 1;26.end27.endalways@(posedge clk or posedge rst) begin if(rst) begin score <= 0; // score_t[1]<=0; // score_t[2]<=0; location <= 0; add_cnt <= 0; data_o <= 0; valid_o <= 0; end else if(comp_valid_j[1] == 1) begin add_cnt <= 0; // add_cnt <= 1; // score_t[1] <= ( score_j[1] score_j[2] ) ( score_j[3] score_j[4] ); // score_t[2] <= ( score_j[5] score_j[6] ) ( score_j[7] score_j[8] ); score <= ( ( score_j[1] score_j[2] ) ( score_j[3] score_j[4] ) ) ( ( score_j[5] score_j[6] ) ( score_j[7] score_j[8] ) ) ( ( score_j[9] score_j[10] ) ( score_j[11] score_j[12] ) ) ( ( score_j[13] score_j[14] ) ( score_j[15] score_j[16] ) ) 1; location <= {row[7:0],col[7:0]};//行,列 data_o <= comp_data[col];//数据 valid_o <= 1; end endC：第三个时钟周期：将每个数据根据自己的得分赋值给新的数组（若得分为1的就赋值给数组中的第一个数，2就赋值给新的数组中第二个数）；[plain] view plaincopyprint?1.//--------------------------------------------------------------------------------2.always@(posedge clk or posedge rst)3.begin4.if(rst)5.begin6.sort_done <= 0; //数据的坐标7.end8.else if(valid_o[1])9.begin10.chn[score[1]] <= data_o[1]; //重新排列的数据11.chn[score[2]] <= data_o[2]; //重新排列的数据12.chn[score[3]] <= data_o[3]; //重新排列的数据13.chn[score[4]] <= data_o[4]; //重新排列的数据14.chn[score[5]] <= data_o[5]; //重新排列的数据15.chn[score[6]] <= data_o[6]; //重新排列的数据16.chn[score[7]] <= data_o[7]; //重新排列的数据17.chn[score[8]] <= data_o[8]; //重新排列的数据18.chn[score[9]] <= data_o[9]; //重新排列的数据19.chn[score[10]] <= data_o[10]; //重新排列的数据20.chn[score[11]] <= data_o[11]; //重新排列的数据21.chn[score[12]] <= data_o[12]; //重新排列的数据22.chn[score[13]] <= data_o[13]; //重新排列的数据23.chn[score[14]] <= data_o[14]; //重新排列的数据24.chn[score[15]] <= data_o[15]; //重新排列的数据25.chn[score[16]] <= data_o[16]; //重新排列的数据26.sort_done <= 1;27.end28.else29.begin30.sort_done <= 0;31.end32.end//-------------------------------------------------------------------------------- always@(posedge clk or posedge rst) begin if(rst) begin sort_done <= 0; //数据的坐标 end else if(valid_o[1]) begin chn[score[1]] <= data_o[1]; //重新排列的数据chn[score[2]] <= data_o[2]; //重新排列的数据 chn[score[3]] <= data_o[3]; //重新排列的数据chn[score[4]] <= data_o[4]; //重新排列的数据chn[score[5]] <= data_o[5]; //重新排列的数据chn[score[6]] <= data_o[6]; //重新排列的数据 chn[score[7]] <= data_o[7]; //重新排列的数据chn[score[8]] <= data_o[8]; //重新排列的数据chn[score[9]] <= data_o[9]; //重新排列的数据chn[score[10]] <= data_o[10]; //重新排列的数据 chn[score[11]] <= data_o[11]; //重新排列的数据chn[score[12]] <= data_o[12]; //重新排列的数据chn[score[13]] <= data_o[13]; //重新排列的数据chn[score[14]] <= data_o[14]; //重新排列的数据 chn[score[15]] <= data_o[15]; //重新排列的数据chn[score[16]] <= data_o[16]; //重新排列的数据sort_done <= 1; end else begin sort_done <= 0; end endD：第四个时钟周期：将新数组输出；经过以上四个步骤，即可将算法完成。
一种适用于高电压等级的MMC子模块均压算法
一种适用于高电压等级的MMC子模块均压算法俎立峰;胡四全;吉攀攀;李坤;冯敏;马俊杰【摘要】子模块电容电压的稳定对MMC稳定运行至关重要.随着MMC电压等级提高,子模块数量逐步增大,传统排序均压算法难以满足控制要求.针对这种情况,提出一种适用于高电压等级的子模块电容电压分组的均压控制算法,所耗资源和时间大大减少,并且能够达到与排序均压相同的均压效果,减轻了阀控系统的设计难度,提高系统可靠性.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2016(048)002【总页数】4页(P118-121)【关键词】柔性直流输电;均压控制;电压分组;FPGA【作者】俎立峰;胡四全;吉攀攀;李坤;冯敏;马俊杰【作者单位】许继集团有限公司,河南许昌 461000;许继集团有限公司,河南许昌461000;许继集团有限公司,河南许昌 461000;许继集团有限公司,河南许昌461000;许继集团有限公司,河南许昌 461000;许继集团有限公司,河南许昌461000【正文语种】中文【中图分类】TM721模块化多电平柔性直流输电（MMC-HVDC）系统是新一代的直流输电技术。
柔性直流输电在孤岛供电、城市电网供电、分布式能源并网等方面具有很高的应用价值[1]。
柔性直流输电换流阀桥臂由子模块串联而成[2-3]。
因此，输电系统电压等级越高，每桥臂需要串联的子模块个数越多，一般来说，需要几百甚至几千个子模块串联[4]。
以±200 kV的柔性直流输电系统为例，其单桥臂串联的子模块约250个，考虑子模块冗余配置，则串联子模块数量将会更多。
子模块电容电压均衡在合理工作范围是模块化多电平VSC稳定运行的前提条件，也是柔性直流输电换流阀控制系统设计的难点。
本文通过分析柔性直流输电子模块充放电原理，提出了一种适用于高电压等级的均压算法，并且通过仿真、实验验证了该算法的有效性。
柔性直流输电换流阀每个桥臂由n个子模块及一个电抗器串联而成，如图l所示。
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便于硬件 实现，同时也发挥 了硬件并 行处理 的优 势。从 １６ 年至今近 ４ 年 的时间里 ，该算法成为 ９８ ０
这两个算法依据不同的数学原理——巴切奇偶排序
Ｔｈ ａ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｇ ・ Ｓ ｅ ｄ Ｂａ ｃ ｅ Ｏｄ ・Ｅｖ ｎ Ｓ ｒ ｅ Ｒｅ ｌ ｔ ｆＨｉ ｈ － ｐ ｅ ｔｈ ｒ ｄ － ｅ ｏ ｔ ｚ ｏ － Ｓ － Ｎｅｗｏ ｋ Ｂａ ｅ ｎ ＦＰＧＡ ｔ ｒ ｓｄ ｏ
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１ ２・ ３
实 验 科 学 与 技 术
２０ ０ ７年 ２月
基 于 ＦＧ Ｐ Ａ的 高速 巴切 奇偶 排 序 网络 的实现 ‘
何 非“ ，刘洪 江 ，杨 军
（ 云南大学信息学院 云南 昆明 ６０９） ５０ １
摘要 ：巴切奇偶排序 网络是使 用最广泛的硬 件排序算 法之 一 ，大量ｉ ￣ 网络通信 设备 中。实现 巴切奇 偶 ｇ，在 ｌ 排序 网络 需要进行 大量复杂的 内部布线 ，采用传统分 离元 件的设计 方法器件尺 寸大、可靠性低 、速 度慢 、不 易 修改升级 。文章利用 Ｆｔ （ ａ Ａ 可编程 门阵列） ； 来实现 巴切 奇偶 网络 ，解决 了 传统设计存在的问题 ，并对 巴切 奇偶 网
１ 引 言
Ｋ ｎｅ｝Ｅ ａｃｅ 于 １６ 提 出 了巴切 排序 ｅｎｔ ．Ｂ ｔ ｒ ９８年 ｌ ｈ 网络算法ｕ ，巴切 网络 的并行性 、非适应性非 常 Ｊ
同的划分位置 ，使涉及的待排序元素的位置也不一
致。
巴切排序网络有两个不 同的分支 ：巴切奇偶排 序网络（ 或称为 巴切奇偶 归并排序 网络 ） 和巴切双
络 的扩展性进行 了研究。 实验研 究验证 了设 计的正确性。 关键词 ：现场可编程阵列 ；Ｅ Ａ；Ｖ Ｄ Ｄ Ｈ Ｌ语 言；巴切 奇偶排序 网络
中图分类号 ：Ｔ ３ ３・ ２ Ｐ ４ ０
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１７ ４ ５ （０ ７ ０ — １２— ４ ６２— ５０ ２ ０ ） １ ０ ３ ０
网络 的数 学 理 论 基 础 是 Ｋ ｕｈ０—１原 理 ； 巴 ｎｔ 切双 调 排 序 网络 则 是 基 于 Ｂ ｔ ｅ 理¨ 构 建 的 ， ａ ｈｒ定 ｃ
使用最广泛的硬件排序算法。尤其是在网络通信设
备中，如高速交换机、路 由器等都用 巴切排序网络 作数据包交换时的数据处理。 本文利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ器件具有高速、在线重构的特
性 ，设计 、构 建 了 巴切 排序 网络 的一种模 型 。
ห้องสมุดไป่ตู้
但都是基于巴切比较器构建 的。本文重点研究 了巴 切奇偶排序网络的实现。
（ｃ ｏｌ ｆｎｏｍ ｔ ｎ Ｙ ｎ ａ ｎｖｒｉ Ｋ ｎ ｉｇＹｕｎｎ ６０ ９ 。Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｆ ａｉ ， ｕｎ ｎＵ ｉ ｓｙ ｕ ｍ ｎ ｎ ａ ５０ １ ｈｎ ） Ｉ ｒ ｏ ｅ ｔ
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