Gerçek Zamanlı Wavelet Dönüşümleri için FPGA-Tabanlı Meksika Şapkası Dalgacığının Tasarımı ve Gerçeklenmesi

Abstract

In this study, the Mexican hat function, one of the most popular main wavelet functions for real-time Wavelet transforms, is encoded in the VHDL language with the 32-bit IEEE-754-1985 floating point number standard and implemented on the FPGA synthesized in the Xilinx ISE Design Tools 14.7 program. The study was firstly modeled with the Mexican hat wavelet Matlab-based and tested with the help of the data set generated. After the testing phase Matlab-based Mexican hat wavelet reference to FPGA-based Mexican hat wavelet unit coded in VHDL with 32-bit floating-point standard and synthesized to Xilinx ISE program Virtex-6 chip VC6VLX75T vehicle and tested. FPGAbased Mexican hat wavelet unit was obtained as a maximum operating frequency of 185,086 MHz. The Matlab-based Mexican hat wavelet design sample data set at 0.890 s and FPGA-based Mexican hat wavelet unit can calculated in 1.408 µs. According to the results obtained, the FPGA-based Mexican hat wavelet provides high speed gain compared to the Matlab-based design.

Bu çalışmada, gerçek zamanlı Wavelet dönüşümleri için en çok kullanılan ana dalgacık fonksiyonlarından biri olan Meksika şapkası fonksiyonu 32-bit IEEE-754-1985 kayan noktalı sayı standardı ile VHDL dilinde kodlanmış ve Xilinx ISE Design Tools 14.7 programında sentezlenerek FPGA üzerinde gerçeklenmiştir. Çalışma da öncelikle Meksika şapkası dalgacığı Matlab-tabanlı olarak modellenmiş ve oluşturulan veri seti yardımı ile test edilmiştir. Test aşamasından sonra Matlab-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı referans alınarak FPGA-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı ünitesi 32-bit kayan noktalı sayı standardı ile VHDL’de kodlanmış ve Xilinx ISE programında VIRTEX-6 çipi VC6VLX75T aracı için sentezlenmiş ve test edilmiştir. FPGA-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı ünitesi maksimum çalışma frekansı 185.086 MHz olarak elde edilmiştir. Matlab-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı tasarımı örnek veri setini 0.890 s’de ve FPGA-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı ünitesi ise 1.408 µs’de hesaplayabilmektedir. Elde edilen sonuçlara göre FPGA-tabanlı Meksika şapkası dalgacığı Matlab-tabanlı tasarıma göre yüksek hız kazancı sağlamıştır.