乘法是数字信号处理中重要的基本运算，在很大程度上影响着系统的性能。本文将介绍三种高速乘法器实现原理：阵列乘法器、华莱士(WT)乘法器、布斯华莱士树超前进位乘法器。而且通过FPGA技术实现了这三种乘法器，并对基于以上三种架构的乘法器性能进行了分析比较。 ### 三种高速乘法器的FPGA实现及性能比较 #### 摘要与引言 乘法作为数字信号处理中的基本运算之一，对于提升系统的性能具有重要作用。特别是在3G技术普及后，图像、语音、加密等应用领域对信号处理速度提出了更高的要求。为了满足这些需求，研究者们致力于开发更为高效的乘法器。本文将详细介绍三种高速乘法器的设计原理及其在FPGA上的实现，包括阵列乘法器、华莱士乘法器以及布斯华莱士树超前进位乘法器，并通过实验对比分析了这三种乘法器的性能表现。 #### 阵列乘法器 **2.1 阵列乘法器原理** 阵列乘法器采用了一种并行运算的方法，极大地提高了乘法运算的速度。其核心思想是在硬件层面上直接实现乘法的运算过程。具体步骤如下： 1. **当乘数某一位为1时**，将被乘数的值直接放置于适当位置。该位置由乘数位数确定。 2. **当乘数某一位为0时**，则在相应位置放置0。 3. **使用与门**来实现每一位的乘法运算。例如，对于`1000 × 1`的运算，乘数1与被乘数的每一位分别进行与运算，得到的结果即为最终乘积。 4. **使用加法器**来计算所有部分积的总和，得到最终的乘法结果。 **2.2 阵列乘法器FPGA实现** 在FPGA实现过程中，创建了一个名为`comult`的实体，该实体包含两个6位的输入端口（`mulc`表示被乘数，`mulp`表示乘数）以及一个12位的输出端口（`prod`）。利用VHDL或Verilog HDL编写程序来实现这部分逻辑。例如，可以使用与门实现部分积的计算，使用全加器（Full Adder）来完成最终结果的计算。通过仿真验证了6×6有符号位阵列乘法器的功能正确性。 #### 华莱士乘法器 **3.1 原理介绍** 华莱士乘法器是一种基于树形结构的部分积简化算法。它通过多次使用全加器组成的保留进位加法器（CSA）来减少部分积的数量，从而缩短了延迟时间。其基本思想包括： - **保留进位加法器（CSA）**：一种特殊的全加器，其特点是输入端有三个，输出端有两个（一个和数S和一个进位C'）。通过这种方式，每次计算都可以减少一个加数。 - **树形结构**：首先将部分积按三位进行分组，然后使用CSA来减少加数的数量；接着对产生的结果继续分组处理，直到最后只剩两个输出为止。整个过程类似于树状结构，每个节点都是一个CSA。 - **进位传递加法器**：最后对剩余的两个输出（伪和与局部进位）使用传统的进位传递加法器进行计算，得到最终的乘积。 **3.2 FPGA实现** 在FPGA上实现华莱士乘法器时，需要构建多个CSA模块以及一个进位传递加法器。通过精心设计这些模块之间的连接方式，可以实现高效且紧凑的电路布局。例如，对于一个n位的华莱士树乘法器，可以通过级联多个CSA来构建树形结构，并在树的底部使用一个进位传递加法器完成最终的计算。 #### 布斯华莱士树超前进位乘法器 **4.1 原理** 布斯算法（Booth's Algorithm）通过观察乘数中的连续0和1序列，减少了乘法运算中不必要的加法次数。布斯华莱士树超前进位乘法器结合了布斯算法与华莱士树的优点，进一步优化了乘法器的设计。 - **布斯算法**：通过检测乘数中连续的0和1序列来减少部分积的数量。例如，如果乘数中出现连续的0，则无需进行任何操作；如果出现连续的1，则只需要执行一次加法操作即可。 - **华莱士树结构**：结合了布斯算法简化后的部分积，使用华莱士树结构进行快速合并，进一步提高乘法器的速度。 **4.2 FPGA实现** 在FPGA上实现布斯华莱士树超前进位乘法器时，需要先实现布斯编码逻辑，用于检测乘数中的模式并生成相应的控制信号。随后，使用这些控制信号来控制CSA模块的操作，进而减少不必要的加法操作。通过进位传递加法器完成最终的计算。 #### 性能比较 通过对上述三种乘法器在FPGA上的实现进行仿真测试，可以观察到不同乘法器之间的性能差异。通常情况下，阵列乘法器因为其简单的结构而具有较低的延迟，但资源消耗较大；华莱士乘法器虽然能够显著减少延迟，但其实现较为复杂；布斯华莱士树超前进位乘法器则在延迟和资源消耗之间取得了较好的平衡，是高性能应用中的优选方案。 不同类型的乘法器各有优缺点，在实际应用中应根据具体的需求选择最适合的方案。FPGA作为一种可编程逻辑器件，为实现这些复杂的乘法器提供了灵活且强大的平台。

内容概要：本文探讨了一阶倒立摆控制技术，特别是LQR控制仿真，并详细对比了PD控制、LQR控制和MPC模型预测控制三种方法。通过MATLAB仿真实验，分析了这三种控制方法在倒立摆起摆和平衡控制中的表现，揭示了各自的优缺点。文中还简要介绍了倒立摆系统的背景和LQR控制的基本原理，提供了相关参考文献供进一步学习。 适合人群：对控制理论感兴趣的研究人员、工程师以及希望深入了解倒立摆控制技术的学生。 使用场景及目标：适用于希望通过仿真实验了解不同控制方法在倒立摆系统中性能差异的人群。目标是帮助读者掌握LQR、PD和MPC控制方法的特点，以便在实际项目中做出合适的选择。 其他说明：本文不仅提供理论分析，还包括具体的MATLAB仿真实现步骤，使读者能够动手实践并验证理论效果。

比较和分析了LEON2，OpenRISC1200，NiosII 等3 种开放性RISC 处理器IP 核的结构特点， 然后分以三种处理器为核心在FPGA 平台上构建了一个评测系统， 采用Dhrystone 2.1 基准测试程序评测了它们的性能最后在0.18um 的CMOS工艺下进行了综合， 给出了它们在ASIC 平台下面积和频率的比较。 开放性32位RISC处理器IP核在当前的SoC（System on Chip）设计中扮演着至关重要的角色，尤其在嵌入式系统和高性能计算领域。本文主要对比和分析了三种开源的32位RISC处理器IP核：LEON2、OpenRISC1200和NiosII。 LEON2处理器由Gaisler Research公司开发，最初源于欧洲航天局的项目，设计目标是摆脱对美国处理器的依赖。LEON2基于SPARCV8指令集架构，具备5级流水线设计，支持数据Cache和指令Cache分离，并且可选配16x16 MAC单元以增强数字信号处理能力。它还提供了浮点运算单元和协处理器接口，便于扩展。LEON2采用AMBA2.0总线标准，便于与其他系统组件集成，同时具备调试支持单元和调试串口，以方便开发和调试。其可配置性是其一大亮点，用户可以通过图形化界面定制Cache大小、是否支持硬件乘除法等功能。 OpenRISC1200是OpenCores组织发布的32位RISC处理器，是OpenRISC1000系列的一部分。它也是一个开放源代码项目，旨在提供一个简单、高效且低成本的处理器核心。OpenRISC1200的结构相对简洁，适合那些对成本和功耗敏感的嵌入式应用。它同样支持C/C++的开发环境，但可能不如LEON2那样具备丰富的外设接口和扩展功能。 NiosII则是Altera公司提供的RISC处理器IP核，作为其FPGA解决方案的一部分。NiosII处理器家族包含快速、经济和平衡三种变体，以满足不同性能和资源需求。它支持多种软件开发工具，如嵌入式软件开发套件（EDK），并可以方便地与Altera的FPGA器件和其他硬件组件集成，提供灵活的软硬件协同设计能力。 通过对这三种处理器的比较，可以发现它们各有特色。LEON2以其高性能和高度可配置性受到青睐，OpenRISC1200则以开源和低成本吸引关注，而NiosII凭借其与Altera FPGA平台的紧密集成和丰富的开发工具赢得用户。在实际应用中，选择哪种处理器主要取决于具体项目的需求，如性能、成本、可配置性、开发工具和生态系统支持等因素。 Dhrystone 2.1基准测试程序被用来评估这些处理器的性能，这是一种常用的衡量CPU性能的工具，通过执行一系列的计算密集型任务来估计处理器的运行速度。通过在FPGA和ASIC平台上进行测试，可以获取到处理器在实际应用中的性能表现和面积、频率指标，为设计决策提供依据。 开放源代码的32位RISC处理器IP核为SoC设计提供了多样化的选择。开发者可以根据项目需求，结合处理器的性能、可配置性、成本和生态系统支持等因素，选择最适合的处理器IP核。随着技术的不断进步，这类处理器的核心性能和可定制性将进一步增强，对于推动SoC设计的发展和创新有着积极的促进作用。

内容概要：本文详细介绍了在Optisystem平台上搭建并仿真自由空间光通信（FSO）系统的三种常见调制格式——OOK（开关键控）、PPM（脉冲位置调制）和BPSK（二进制相移键控）。通过对每种调制格式的具体配置参数、实现方法以及遇到的问题进行深入探讨，作者不仅提供了详细的代码示例和技术细节，还分享了许多宝贵的实践经验。最终，通过对不同条件下三种调制格式的性能进行了全面对比，给出了各自的应用场景建议。 适合人群：从事光学通信研究的技术人员、研究生及以上学历的学生，尤其是那些希望深入了解FSO系统及其调制技术的人群。 使用场景及目标：帮助读者掌握如何在Optisystem中构建和优化FSO系统，理解各种调制格式的特点及其适用范围，从而能够根据具体应用场景选择最优解决方案。 其他说明：文中提到的所有配置参数和实验结果均基于作者的实际操作经验，对于初学者来说是非常有价值的参考资料。同时，作者强调了在实际应用中需要注意的一些关键因素，如大气条件的影响、硬件设备的选择等。

基于MATLAB Simulink的双环控制DC DC变换器模型及性能比较分析，并附带相应结构电压电流控制的参考实验与论述。,MATLAB Simulink中两相交错并联双向DC-DC变换器：电压电流双闭环控制仿真模型研究及对比分析,MATLAB Simulink两相交错并联双向DC DC变器电压电流双闭环控制仿真模型 附参考文献 两相交错并联buck boost变器仿真 采用4mos结构，模型内包含单电压环开环控制，单电流环闭环控制（比例积分+前馈），电压电流双闭环控制（比例积分+前馈）三种控制方式，可以对比各种控制效果，三种方式中，双环控制模式的电感电流均流效果好，输出波形好，电压纹波小。 357 ,核心关键词：MATLAB; Simulink; 两相交错并联; 双向DC-DC变换器; 电压电流双闭环控制; 仿真模型; 比例积分控制; 前馈控制; 均流效果; 输出波形; 电压纹波。,基于MATLAB Simulink的DC-DC变换器双环控制仿真模型对比研究

BOC信号的捕获 包括各种无模糊捕获方法以及其性能比较 BOC Signal acquisition includes various fuzziness acquisition methods and their performance comparison

本文基于研究了MATLAB设计了一个数字通信系统，该系统研究比较了同一数据在不同信噪比下通过高斯信道时BPSK和QPSK的误码率，以及通过同一个瑞利信道时，不同信噪比下两种调制方式的误码率，同时本文也对BPSK和QPSK作了简要介绍。最后，本文研究了QPSK在高斯信道和瑞利信道下的误码率对比。同时，文章也详细研究了在该情况下的各个指标。本文所有代码均由MATLAB实现。代码如上。

本文基于研究了MATLAB设计了一个数字通信系统，该系统研究了经典变长信源编码（香农码，费诺码，霍夫曼码）的算法实现过程，并且通过几个案例分析了在不同的编码方法下的编码长度及编码效率。通过这两个指标对不同编码算法进行了性能比较。同时，在二元无损信道下，研究了码的剩余度及信息传输率，进一步比较了编码算法的性能。最后，基于所学知识，提出了一种改进型的费诺玛，在一定程度下，该编码算法提高了编码效率。本文所有代码均由MATLAB实现。 关键词：香农码，费诺码，霍夫曼码，编码效率，MATLAB。

应用背景波束成形是MIMO 关键技术之一。多用户MIMO 系统中存在多用户干扰和多天线干扰，波束成形技术能有效抑制此类干扰，在信道中同时传播多路并行数据流，实现分集增益和复用增益。本代码用于测试多用户MIMO通信系统中各种波束成型预编码合速率、误码率性能比较。关键技术 多用户MIMO通信系统中各种波束成型预编码算法合速率、误码率性能比较。我们研究了多种经典的波束成形方法，包括奇异值分解（Singular value decomposition, SVD）、块对角化（Block diagonalization, BD)、迫零（Zero forcing,ZF ）、匹配滤波（ Matched filtering, MF ）、最大化信泄噪比（ Maximum signal-to-leakage-and-noise, Max-SLNR ） 和最小化均方误差（ Minimum mean-squared error, MMSE）。通过仿真，我们得出结论：在传统的多用户MIMO系统下， 采用各种波束成形方法的和速率性能优劣排序如下：SVD>Max-SLNR>MMSE>BD>ZF>MF。

X射线组合折射透镜与毛细管透镜的性能比较，付明磊，王俊杰，为了给X射线荧光分析系统(XRF)聚焦元件的设计提供理论基础。利用X光衍射理论和矩阵光学推导出抛物面型X射线组合折射透镜光学性能指�