基于FPGA的FDTD算法實(shí)現(xiàn).pdf

1、FDTD算法是計(jì)算電磁場(chǎng)的一種非常有效的算法。相對(duì)于其他算法來(lái)說(shuō)，他算法簡(jiǎn)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(dá)散射截面計(jì)算，輻射天線(xiàn)分析，微波器件和導(dǎo)行波結(jié)構(gòu)的研究。由于他計(jì)算量非常大，空間尺度上增大一倍，計(jì)算量就要增大八倍，因此，如何高速的計(jì)算是FDTD算法不可忽視的問(wèn)題。相對(duì)于通常使用的電腦，由于通用性，計(jì)算速率不是很理想，稍微大一點(diǎn)的模型就要花費(fèi)幾天甚至一個(gè)星期的時(shí)間，因此專(zhuān)用的運(yùn)算器

2、件是高速運(yùn)算的一種解決方法。FDTD算法的基本計(jì)算公式只包括四個(gè)乘除法和四個(gè)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(cuò)的簡(jiǎn)單運(yùn)算的能力的器件作為我們高速運(yùn)算的平臺(tái)。由于FPGA擁有豐富的寄存器資源，選擇FPGA進(jìn)行高速運(yùn)算的核心思想便是并行運(yùn)算，在保證每一條運(yùn)算模塊的運(yùn)算速率的同時(shí)，盡可能的增加同時(shí)處理數(shù)據(jù)的運(yùn)算模塊數(shù)量，已達(dá)到高速運(yùn)算的目的。整體上來(lái)說(shuō)，平臺(tái)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(chǔ)運(yùn)算時(shí)所需要的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)芯片就是我們所要構(gòu)建的高速運(yùn)算平臺(tái)。細(xì)節(jié)上分為兩個(gè)部分，在電腦方面，我們首先用XFDTD來(lái)進(jìn)行建模操作，再用C語(yǔ)言編程獲取FPGA計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，通過(guò)WDM驅(qū)動(dòng)控制PCI9054以數(shù)據(jù)傳輸，其次在FPGA方面我們通過(guò)NIOSII建立一個(gè)簡(jiǎn)單的控制平臺(tái)，然后分別編寫(xiě)PCI9054驅(qū)動(dòng)程序以便于PCI9054進(jìn)行通信，編寫(xiě)FDTD計(jì)算模塊，和控制模塊以達(dá)到并行運(yùn)算的目的，