[發明專利]一種基于DDR的高效率矩陣轉置處理方法

有效

• 申請號: 201910996540.2
• 申請日: 2019-10-19
• 公開（公告）號: CN110781447B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張為;李欣桐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01S13/90
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明公開了一種基于DDR的高效率矩陣轉置處理方法，為DDR3?SDRAM的IP核搭配一個寫RAM和一個讀RAM；待轉置的矩陣是單個數據64bit的128*128的矩陣，將該待轉置矩陣每一行的數據為一個小矩陣；在寫操作過程中每1個active信號寫16個數據；在讀操作過程中每1個active信號讀8*16個數據；在DDR中按同一行間且數據循環跳讀的規則讀出，以盡可能地降低行active信號的出現。本發明解決了大階數矩陣轉置由于DDR?SDRAM的跳行訪問而造成系統整體處理速率下降的問題。通過矩陣分塊技術，在小幅度降低寫速率的基礎上，大幅提升讀速率，使矩陣轉置時DDR的讀寫速率得以均衡，從而提高DDR讀寫的平均效率。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術中數據轉置領域，涉及一種針對于雷達成像過程中對較大數據量進行快速轉置的處理方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar,SAR)是一種具有高分辨率成像效果的雷達，與傳統雷達相比，SAR具有全天候，全天時，可穿透遮擋物的優勢。在環境檢測、地形偵察、目標識別等領域具有重要作用。SAR主要搭載在三種工作平臺上，分別是機載、星載、彈載三種。通過對回波信號進行算法處理，可以獲得聚焦后的SAR圖像。以往的SAR成像系統不但構成復雜，制造成本很高，而且還有著較大的重量和體積。如今隨著國外無人機、輕小型飛行器的快速發展，微型SAR成像處理受到了廣泛關注。由于SAR的回波信號需要處理大量的數據，所以對數據的快速傳輸，處理提出了更高的要求。在SAR的回波數據處理流程中，傅里葉變換FFT和轉置是應用較為頻繁的兩種基本操作。

微型SAR成像處理的需求，也就是對FPGA或是ASIC的需求，相比于ASIC的專用性所帶來的高速高效，FPGA在這方面可能相對不足。然而一個專業的ASIC的開發周期較長，并且隨著更新換代只能整體更換。FPGA的優勢在于其編程開發的靈活性與升級算法的及時性。

通常來說，傳統的轉置方法在軟件部分實現起來是十分簡單的，它的優化也是易于完成。但在硬件中實現轉置，如果不使用一些特殊的方法，會使得轉置的過程變得漫長，并且會導致資源占用率較高。這對于有著大數據量待處理的SAR實時成像系統來說是不能接受的。所以國內的研究者在這方面也進行了研究，并且取得了一定的成果。在FPGA平臺上使用搭載的DDR3SDRAM核，來實現數據的大容量的高速傳輸，并在傳輸的過程中完成轉置。通過DDR系列雙倍速率讀寫的特點，對這種轉置方法進行研究，將極大地提高SAR整體的處理效率。SAR實時成像系統中實現矩陣轉置的算法主要有：行進列出(如圖1所示)、列進行出、流水平衡、分塊等方法。常規的行進列出或是列進行出的方法會由于DDR內部行激活時間的存在，在跳讀的時候會使得速率大大降低。

在之前的研究中，2013年，Zhou等人采用地址映射算法，結合大矩陣分子塊的思路，并使用DDR換頁存數據的思路，按同距離向和同方位向兩種方法，對矩陣進行存儲，在讀出的過程通過偏移地址的表述計算，完成轉置工作；2017年，Wu等人提出了分塊轉置方法的基本模型，即將128*128的標準方陣，分為16*8的小矩陣，使用分組寫入，循環跳讀讀出的方式，在保證寫入效率的情況下，提高了讀出效率，使得DDR3的讀寫效率得到了一定的平衡，在這個思路下，提高了轉置的整體效率。

發明內容

在FPGA上運行SAR實時成像系統時，使用常規轉置方法在對大量數據進行轉置的過程中，由于DDR所具有的行激活active信號所引起的讀取效率低下的問題，同時為了對矩陣轉置后的結果進行正確性驗證，引入64bit的校驗位。本發明提出一種基于DDR的高效率矩陣轉置處理方法，

為了解決上述技術問題，本發明提出的一種基于DDR的高效率矩陣轉置處理方法，使用DDR3SDRAM的IP核，為該IP核搭配一個寫RAM和一個讀RAM，并包括：

步驟一、待轉置的矩陣是單個數據64bit的128*128的矩陣，將該待轉置矩陣分為128個8*16的小矩陣，即每一行的數據構成了一個小矩陣；