基于ARM的FPGA高速运算模块的设计.pdf

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1、图书分类号_____TP302.1_________密级________非密_________硕士学位论文基于ARM的FPGA高速运算模块的设计麻志鹏指导教师（姓名、职称）沈小林副教授申请学位级别工学硕士专业名称控制理论与控制工程论文提交日期________年______月______日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人__________________________________________________________答辩委员会主席____________

2、__________________________________________年月日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学

3、位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于ARM的FPGA高速运算模块的设计摘要随着计算机的发展和普及，数字的高速运算的重要性愈加显著，应用日益广泛。目前，在现代工程技术中，各种问题都可以归结为一些数字的运算。要实现复杂程度较高的数字电子系统，显然定点数的运算已经很难满足高性能数字系统的需要。浮点数有较宽的表示范围和较高的有效精度，其基本算数运算和基本初等函数运算广泛应用于航空、航天、遥感和机

4、器人等高科技技术中。本文来源于“十一五”预先研究项目中部分有关内容，该项目主要研究在小体积、低功耗前提下，运算速度和精度满足特殊要求的计算装置。正文主要完成对浮点数进行多项式运算和基本初等函数运算的模块设计实现。为了达到小体积、高速度的要求，采用ARM+FPGA的嵌入式系统作为运算的硬件系统，通过硬件描述语言VHDL进行编程，完成浮点运算的FPGA实现。本文主要研究的单精度浮点数运算，通过对单精度浮点数的加、减、乘、除、开方和三角函数SIN、COS的运算来实现一个高精度多项式运算。首先对ARM、FPGA、浮点数的发展现状做了详述。软件方面根据单精度浮点数的各运算

5、规则，在QuartusII软件平台上完成对各种运算的硬件描述语言VHDL的设计与实现。硬件方面重点对具体核心器件结构、特点分别叙述，完成了基于ARM的FPGA嵌入式系统电路板的设计。最后通过硬件测试平台对系统的运算速度和运算精度做了详细测试和分析。对结果的进行分析，此设计满足使用高速算数运算的要求，具有很高的可用性和实用性。关键词：高速运算，ARM，FPGA，浮点数，VHDL1中北大学学位论文DesignofHigh-speedmathematicaloperationonARMandFPGAABSTRACTWiththedevelopmentandpopula

6、rizationofcomputers,theimportanceofdigitalhigh-speedmathematicaloperationevenmoresignificant，isusedwidely.Atpresent,themodernengineeringtechnology,avarietyofproblemscanbeattributedtosomedigitalmathematicaloperations.Toachieveacomplexityofdigitalelectronicsystems,fixed-pointcomputatio

7、nisobviouslydifficulttomeettheneedsofhigh-performancedigitalsystems.Floating-pointrepresentationofawiderangeandhighaccuracyeffectively,thebasicarithmeticoperationsandbasicelementaryfunctionsarewidelyusedinaviation,aerospace,remotesensingandroboticsandotherhightechnology.Thisarticleco

8、mesfromthe"E