FPAA Accelerator for Machine Vision systems

• Autorzy: Szczęsny S. , Handkiewicz A. , Naumowicz M. , Melosik M.

Warianty tytułu

PL

Akcelerator FPAA dla systemów wizyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a proposition of an FPAA-type programmable accelerator for image preprocessing. The structure of the accelerator is modelled basing on CPLD digital circuits. The innovation here – is using the current mode, which makes it possible to implement the accelerator in nanometre technologies. Another original solution proposed in the work is a reconfigurable multi-output current mirror. The article describes the hardware layer and a method for programming it. An implementation of an RGB-to-YCrCb colour space converter is presented. Moreover physical parameters obtained in post-layout simulations are presented as well. The solution can be used as a standalone programmable circuit or as an IPcore for a larger analogue-digital system.

PL

W artykule przedstawiono propozycję programowalnego akceleratora typu FPAA do wstępnej obróbki obrazu. Struktura akceleratora wzorowana jest na cyfrowych układach CPLD. Innowacyjność polega na wykorzystaniu trybu prądowego, co umożliwia realizację akceleratora w technologiach nanometrowych. Kolejnym oryginalnym rozwiązaniem zaproponowanym w pracy jest rekonfigurowalne wielowyjściowe zwierciadło prądowe. W artykule omówiono warstwę sprzętową oraz metodę jej programowania. Zaprezentowano implementację konwertera przestrzeni barw RGB do YCrCb w akceleratorze i przedstawiono parametry fizyczne uzyskane w symulacjach post-layoutowych. Rozwiązanie może być wykorzystane jako samodzielny układ programowalny lub IP-core większego systemu analogowo-cyfrowego.

Słowa kluczowe

EN

reconfigurable computing; colour space converter; hardware acceleration; vision system; FPAA; RGB; YCrCb

PL

układ rekonfigurowany; konwerter przestrzeni barw; akceleracja sprzętowa; system wizyjny; FPAA; RGB

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 9
• Strony: 184--187
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szczęsny S.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Handkiewicz A.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Naumowicz M.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Melosik M.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Brink S., Hasler J., Wunderlich R., Adaptive Floating-Gate Circuit Enabled Large-Scale FPAA, Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on, vol. 22, Issue 11, 2307-2315, 2014
• [2] Schlottman C.R., Petre C., Hasler P.E., A High-Level Simulink Based Tool for FPAA Configuration, Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, IEEE Transactions on, Vol. 20, Issue 1, 10-18, 2012
• [3] Nease S., George S., Hasler P., Koziol S., Brink S., Modeling and Implementation of Voltage-Mode CMOS Dendrites on a Reconfigurable Analog Platform, IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, Volume: 6 , Issue: 1, 76-84, 2012
• [4] Pankiewicz B., Wojcikowski M., Szczepanski S., and Yichuang S., A Field Programmable Analog Array for CMOS Continuous-Time OTA-C Filter Applications, Journal of Solid-State Circuits, vol. 37, no 2, 2002
• [5] Kutuk H. and Kang S.M., A field-programmable analog array (FPAA) using switched-capacitor technique, in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems, vol. 4, 41-43, May 1996
• [6] Handkiewicz A., Mixed-Signal Systems: A Guide to CMOS Cicuit Design, John Wiley and Sons, 2002
• [7] Naumowicz M., Szczęsny Sz., Handkiewicz A., 6-bitowy przetwornik C/A małej mocy w technice przełączanych prądów, Elektronika: konstrukcje, technologie, zastosowania, 134-136, nr 9, 2013
• [8] Hooke R., Jeeves T.A., Direct search’ solution of numerical and statistical problems, J. Assoc. Comp, 8(2), 212-229, 1961
• [9] Giustolisi G., Palmisano G., Palumbo G., CMRR Frequency Response of CMOS Operational Transconductance Amplifiers, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 49, no. 1, 2000
• [10] Śniatała P., Handkiewicz A., Naumowicz M., Szczęsny Sz., Melosik M., Katarzyński P., Kropidłowski M., Switched Current Sigma-Delta Modulator with a New Comparator Structure Designed Based on VHDL-AMS Description, International Journal of Electronics and Telecommunications, 391-396, vol. 59, issue 4, 2013
• [11] Vittoz E., Analogue VLSI signal processing: Why, where and how, Analog Integr. Circ. S. 6, 27-44, 1994
• [12] Ahirwal B., Khadtare M., and Mehta R., FPGA based system for colour space transformation RGB to YIQ and YCbCr, Proc. Int. Conf. on Intelligent and Advanced Systems, 1345-1349, Kuala Lumpur, 2007
• [13] Li S.-A., Chen C.-Y., Chen C.-H., Design of a shift−and−add based hardware accelerator for colour space conversion, J. Real−Time Image Proc., http://dx.doi.org/10.1007/ s11554–013–0324–7, 1999
• [14] Kimo K. and In-Cheol P., Combined image signal process−ing for CMOS image sensors, IEEE Symp. on Circuits and Systems, 3185-3188, Island of Kos, 2006