基于FPGA的FDTD算法實現(xiàn).pdf

1、FDTD算法是計算電磁場的一種非常有效的算法。相對于其他算法來說，他算法簡單，精度高，是目前使用比較多的數(shù)值模擬方法之一。目前很多方面都有他的應(yīng)用，比如雷達散射截面計算，輻射天線分析，微波器件和導(dǎo)行波結(jié)構(gòu)的研究。由于他計算量非常大，空間尺度上增大一倍，計算量就要增大八倍，因此，如何高速的計算是FDTD算法不可忽視的問題。相對于通常使用的電腦，由于通用性，計算速率不是很理想，稍微大一點的模型就要花費幾天甚至一個星期的時間，因此專用的運算器

2、件是高速運算的一種解決方法。FDTD算法的基本計算公式只包括四個乘除法和四個加減法步驟，不包括更復(fù)雜的步驟，所以我們使用FPGA這種能高速獲取數(shù)據(jù)又有不錯的簡單運算的能力的器件作為我們高速運算的平臺。由于FPGA擁有豐富的寄存器資源，選擇FPGA進行高速運算的核心思想便是并行運算，在保證每一條運算模塊的運算速率的同時，盡可能的增加同時處理數(shù)據(jù)的運算模塊數(shù)量，已達到高速運算的目的。整體上來說，平臺以FPGA為核心，利用PCI9054作為溝

3、通電腦和FPGA的橋梁，用DDR2內(nèi)存作為存儲運算時所需要的數(shù)據(jù)的存儲芯片就是我們所要構(gòu)建的高速運算平臺。細節(jié)上分為兩個部分，在電腦方面，我們首先用XFDTD來進行建模操作，再用C語言編程獲取FPGA計算所需的數(shù)據(jù)，通過WDM驅(qū)動控制PCI9054以數(shù)據(jù)傳輸，其次在FPGA方面我們通過NIOSII建立一個簡單的控制平臺，然后分別編寫PCI9054驅(qū)動程序以便于PCI9054進行通信，編寫FDTD計算模塊，和控制模塊以達到并行運算的目的，