广东工业大学学报 ›› 2020, Vol. 37 ›› Issue (03): 55-58.doi: 10.12052/gdutxb.190089

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基于FPGA的控制算法定点化设计

衡园, 吴建成, 杨志军   

  1. 广东工业大学 广东省微纳加工技术与装备重点实验室, 广东 广州 510006
  • 收稿日期:2019-07-04 出版日期:2020-05-12 发布日期:2020-05-12
  • 作者简介:衡园(1993-),男,硕士研究生,主要研究方向为FPGA、图像处理,E-mail:2364935619@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目（91648108，51875108）；广东省自然科学基金资助项目（2015A030312008）；国家重点研发设计项目（2017YFF0105902）

A Fixed-point Design of Control Algorithm Based on FPGA

Heng Yuan, Wu Jian-cheng, Yang Zhi-jun   

  1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Micro-nano Manufacturing Technology and Equipment, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
  • Received:2019-07-04 Online:2020-05-12 Published:2020-05-12

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2958

摘要： 运动控制算法在现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）上实现过程中，当数据类型由浮点转定点时，存在无法保证高精度的问题。为此使用simulink中的定点工具（Fixed-Point Tool）对算法内部各信号数据的范围进行分析，然后人为地对Fixed-Point Tool给出的建议位宽进行修正，从而使算法在保证较高精度的同时，也解决了采用统一较长位宽在FPGA上实现时造成的资源浪费问题。与传统的人为定义数据位宽相比，使用Fixed-Point Tool设置数据位宽，在输入数据范围发生变化时，能够更加灵活、动态地调整算法内部数据位宽。

关键词: 控制算法, 现场可编程逻辑门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array), 浮点转定点, 高精度, 定点工具Fixed-Point Tool

Abstract: When the motion control algorithm is implemented on the FPGA(Field Programmable Gate Array), and the data type changed from floating point to fixed point, there is a problem that high precision cannot be guaranteed. To solve this problem, the range of each signal data in the algorithm is analyzed using the Fixed-Point Tool in simulink, and then the suggested bit width given by the Fixed-Point Tool is artificially modified. Therefore, the algorithm can solve the problem of resource waste caused by using a unified longer bit width on the FPGA while ensuring higher precision. Compared with the traditional artificially defined data bit width, the Fixed-Point Tool is used to set the data bit width, and the internal data bit width of the algorithm can be more flexibly and dynamically adjusted when the input data range changes.

Key words: control algorithm, FPGA(field programmable gate array), floating point to fixed point, high precision, fixed-point tool

中图分类号: 

  • TN492
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