`field programmable gate array` application au modele

IMPLEMENTATION DE L’ALGORITHME CORDIC
SUR UN FPGA ‘FIELD PROGRAMMABLE GATE
ARRAY’ APPLICATION AU MODELE DE PARK.
Kartout H. et Meraghni A.
Laboratoire des Systèmes Intégrés à base de capteurs, ENS de Kouba BACHIR EL IBRAHIMI B.P 92 Kouba
Tél : 07 72 11 60 23, E-mail : [email protected]
Fax : 021 28 20 67, E-mail :[email protected]
‫ﺧﻼﺻﺔ‬
‫ ( هﻮ ﻟﻮﻏﺎرﻳﺘﻢ ﻗﺪﻳﻢ ﻳﻀﻤﻦ ﺣﺴﺎب أﻏﻠﺒﻴﺔ اﻟﺪوال‬COordinate Rotation Digital Computing ) ‫ وهﻮ إﺧﺘﺰال‬CORDIC ‫اﻟﻠﻮﻏﺎرﻳﺘﻢ‬
‫ وﺟﺪ هﺬا اﻟﻠﻮﻏﺎرﻳﺘﻢ ﻡﻜﺎﻥﺔ ﺟﺪﻳﺪة ﻓﻲ‬،FPGA (Field Programmable Gate Array) ‫اﻟﺮﻳﺎﺽﻴﺔ ﺏﻄﺮﻳﻘﺔ ﺱﻬﻠﺔ و ﻓﻌﺎﻟﺔ؛ و ﺏﻔﻀﻞ ﺕﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻴﺎ‬
.‫اﻟﺘﻄﺒﻴﻘﺎت اﻟﻤﺘﺨﺼﺼﺔ ﻓﻲ دراﺱﺔ اﻹﺷﺎرات و أﻳﻀﺎ ﻓﻲ ﻥﻤﺬﺟﺔ أﻥﻈﻤﺔ اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ اﻟﻤﺤﺮآﺎت ﻏﻴﺮ اﻟﻤﺘﻮاﻗﺘﺔ‬
‫ دارة وﺣﻴﺪة ﻡﻤﺜﻠﺔ‬VHDL ‫ اﻟﻤﻜﺘﻮب ﺏﻠﻐﺔ‬CORDIC ‫ ﻟﻠﻮﻏﺎرﻳﺘﻢ‬XILINX ISE 7.1i ‫ اﻟﻤﻮﺟﻮد داﺧﻞ ﻥﻈﺎم اﻟﺒﺮﻡﺠﺔ‬XST ‫أﻋﻄﻰ ﺏﺮﻥﺎﻡﺞ اﻟﺘﺤﻘﻖ‬
‫ اﺱﺘﻌﻤﻠﻨﺎﻩ‬،‫ ﻟﻠﺘﺤﻘﻖ ﻡﻨﻪ‬.CORE IP ‫ و اﻟﺬي ﻥﺘﺞ ﻋﻨﻪ ﻡﺎ ﻳﺴﻤﻰ ﺏــ‬FPGA ‫ ﻟﻬﺎ ﺧﺼﺎﺋﺺ ﻗﻴﺎﺱﻴﺔ ﻡﻦ ﺣﻴﺚ اﻟﺤﺠﻢ اﻟﺼﻐﻴﺮ اﻟﺬي ﺕﺤﺘﻠﻪ داﺧﻞ اﻟــ‬،‫ﻟﻪ‬
‫ و هﻮ اﻟﺤﻞ اﻷﻡﺜﻞ‬PARK ‫ ﺏﻨﻤﻮذج‬FPGA ‫ ﻓﻲ ﻡﻠﻔﻨﺎ اﻟﺬي ﻳﻀﻢ آﻞ اﻟﺒﺮاﻡﺞ اﻟﻤﻄﻮرة ﻡﻦ أﺟﻞ ﺏﺮﻡﺠﺔ اﻟﺪارة اﻟﺮﻗﻤﻴﺔ‬XILINX ‫آﻌﻨﺼﺮ ﻡﻦ ﻡﻜﺘﺒﺔ‬
.‫اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻞ ﻡﻦ أﺟﻞ ﻥﻤﺬﺟﺔ اﻟﻤﺤﺮآﺎت ﻏﻴﺮ اﻟﻤﺘﻮاﻗﺘﺔ و اﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻴﻬﺎ‬
.FPGA ‫ وﻟﻘﺪ ﺕﺤﻘﻘﻨﺎ ﻡﻦ ذﻟﻚ ﺏﻌﺪ إدراﺟﻪ داﺧﻞ‬،‫ ﻥﺘﺎﺋﺞ ﻡﺮﺽﻴﺔ‬ModelSim XE 6.0b ‫ﻟﻘﺪ أﻋﻄﺖ ﻡﺤﺎآﺎة هﺬا اﻟﻨﻤﻮذج ﺏﺎﺱﺘﻌﻤﺎل اﻟﻨﻈﺎم‬
ABSTRACT
The CORDIC algorithm (an acronym for COordinate Rotation DIgital Computing) is an old algorithm which aims to
calculate simply and most of mathematical functions. It has risen again with the advent of FPGA (Field Programmable Gate
Array) technology and becomes a privileged source for applications in signal processing and in models of asynchronous
machines command.
The purpose of this work is to implement the algorithm Cordic on VirtexII, a FPGA (XC2V1000-4FG456) XILINX,
operator, environment XILINX ISE 7.1i. The XST synthesis of ISE of the developed VHDL code has given a description of a
unique circuit Cordic, optimized for maximum performance and for minimum resources. The implementation of Cordic
allows us to generate the Core IP Cordic in our project. To validate this IP Core, we have used this algorithm as an element of
XILINX library; their algorithm has been used to be implemented on FPGA Park which is a commonly used solution in
modelling and vector control of the asynchronous machine.
The obtained results at the functional simulation through ModelSim XE 6.0b have validated our model. After Park
implementation, its validation has been confirmed on the development Cart.
RESUME
L’algorithme CORDIC (acronyme de COordinate Rotation DIgital Computing) est un ancien algorithme qui permet de
calculer avec une méthode simple et efficace, la plupart des fonctions mathématiques. Il a retrouvé une nouvelle jeunesse
avec l’avènement de la technologie FPGA (Field Programmable Gate Array) et devient une source privilégiée pour les
applications de traitement du signal et dans les modèles de la commande des machines asynchrone.
Le but de ce travail est d’implémenter l’algorithme Cordic sur le VirtexII, un FPGA (XC2V1000-4FG456) de XILINX, en
exploitant, l’environnement XILINX ISE 7.1i. La synthèse XST de ISE du code VHDL développé a donné une description
d’un circuit Cordic unique, optimisée pour une performance maximale et une occupation minimale des ressources.
L’implémentation du Cordic nous a permit de générer le Core IP de Cordic dans notre projet. Pour valider ce Core IP , nous
l’avons utilisé comme élément de la bibliothèque XILINX pour implémenter sur le FPGA le modèle de PARK, solution
communément employée pour la modélisation et le contrôle vectoriel de la machine asynchrone.
Les résultats obtenus au niveau de la simulation fonctionnelle à travers l’outil ModelSim XE 6.0b ont garanti le bon
fonctionnement de notre modèle, et la validation, confirmée sur la carte de développement après l’implantation de PARK, a
donné des résultats très satisfaisants.
Mots clés: CORDIC, FPGA, Machine Asynchrone, Modèle de PARK, Xilinx.