FPGA在发射光谱层析中的应用.rar

发射光谱层析技术(Emission Spectral Tomography,简称EST)是一种不干扰待测场分布的新型诊断测量技术，它结合了发射光谱测量和光学层析技术(Optical Computed Tomography，简称OCT)。它在热物理量测试、等离子体诊断等领域具有广泛的应用前景，是机械、冶金、航空航天等领域不可缺少的检测技术。为了顺应工业技术的需求，现在层析技术在向实时化方向发展。 而EST技术的实时化要求速度能有较大的提高，目前的EST技术大都是由计算机编程，采集到的图像由编程软件来处理，但都没有能够做到实时层析重建。本文就是寻求这样一种解决办法，能够使层析重建的速度大大提高，以此实现实时层析。 经过多年的发展，FPGA技术的优势日益凸显，它的最大优势——并行运算而导致的高速运算能力是本文选择其来实现发射光谱层析算法的首要依据。根据数据的特点和FPGA的局限性，本文提出一种浮点数处理方法，该方法的提出不仅解决了在FPGA上处理浮点数的问题，为在FPGA上实现发射光谱层析技术SIRT 算法铺平了道路；而且突破了以往FPGA业界在处理浮点数时只能采用定点处理的局限，拓宽了FPGA的应用范围。本文还提出一种FPGA的加速方法，该法将矩阵分块的数学原理与FPGA的并行运算的优势有机结合，使运算速度得到成倍提升，进一步提高了层析计算的实时性.本文结合算法的基本流程，在QuartusII编程环境下，通过Verilog语言编程，定制宏功能模块；经过大量仿真、验证及调试，最终将通过软件仿真的程序配置到Altera芯片，通过板级调试等工作最终在FPGA上来实现SIRT算法。最后本文给出了一些关键步骤的时序运算仿真波形。

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