Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.11
no.8
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pp.1424-1433
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2007
In this paper, we propose a hardware architecture to generate digital hologram using the modified CGH (Computer Generated Hologram) algorithm for hardware implementation and design to FPGA (Field Programmable Gate Array) platform. After analyzing the CGH algorithm, we propose an architecture of CGH cell which efficiently products digital hologram, and design CGH Kernel from configuring CGH Cell. Finally we implement CGH Processor using CGH Kernel, SDRAM Controller, DMA, etc. Performance of the proposed hardware can be proportionally increased through simply addition of CGH Cell in CGH Kernel, since a CGH Cell has operational independency. The proposed hardware was implemented using XC2VP70 FPGA of Xilinx and was stably operated in 200MHz clock frequency. It take 0.205 second for generating $1,280{\times}1,024$ digital hologram from 3 dimensional object which has 40,000 light sources.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.24
no.2
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pp.268-275
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2020
A lightweight hardware design of self-timed ring based true random number generator (TRNG) suitable for information security applications is described. To reduce hardware complexity of TRNG, an entropy extractor with feedback structure was proposed, which minimizes the number of ring stages. The number of ring stages of the FSTR-TRNG was determined to be a multiple of eleven, taking into account operating clock frequency and entropy extraction circuit, and the ratio of tokens to bubbles was determined to operate in evenly-spaced mode. The hardware operation of FSTR-TRNG was verified by FPGA implementation. A set of statistical randomness tests defined by NIST 800-22 were performed by extracting 20 million bits of binary sequences generated by FSTR-TRNG, and all of the fifteen test items were found to meet the criteria. The FSTR-TRNG occupied 46 slices of Spartan-6 FPGA device, and it was implemented with about 2,500 gate equivalents (GEs) when synthesized in 180 nm CMOS standard cell library.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.17
no.3
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pp.166-175
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2024
In this paper, the Window-Masking Method and HAT (Hardware Attached Top) CPU SoM (System on Module) are used to improve the performance and reduce the weight of the MANET (Mobile Ad-hoc Network) network synchronization system using time division redundancy. We propose converting it into a RISC-V based soft-core MCU and mounting it on an FPGA, a hardware accelerator. It was also verified through experiment. In terms of performance, by applying the proposed technique, the synchronization acquisition range is from -50dBm to +10dBm to -60dBm to +10dBm, the lowest input level for synchronization is increased by 20% from -50dBm to -60dBm, and the detection delay (Latency) is 220ns. Reduced by 43% to 125ns. In terms of weight reduction, computing resources (48%), size (33%), and weight (27%) were reduced by an average of 36% by replacing with soft-core MCU.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.11
no.4
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pp.72-81
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2006
In this paper, we first define a total of 64 instructions that are considered to be essential and frequently used, construct a datapath diagram, determine the control sequence using a finite state machine, and implement an 8-bit microcontroller using FPGA in VHDL. In the past, only functional simulation results of a rudimentary microcontroller were reported, the microcontroller lacked interrupt handling capability, or it was not implemented in hardware. We have designed a self-contained 8-bit microcontroller such that it can perform data transfer, addition, and logical operations, as well as stack and external interrupt operations. Following timing simulation of the designed microcontroller, we implemented it in an FPGA and verified its operation successfully. The design and implementation has been done under the Altera MAX+PLUS II integrated development environment using the EP1K50TC144-3 chip. The maximum operating frequency, the total number of logic elements used, and the logic utilization were found to be 9.39 MHz, 2813, and 97%, respectively. The result can be used as a microcontroller IP, and as needs arise, the VHDL code can be modified accordingly.
Kim, Dong-Hyeok;Keum, Min-Ha;Oh, Se-Moon;Lee, Sang-Hoon;Islam, Mohammad Rakibul;Kim, Jin-Sang;Cho, Won-Kyung
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.45
no.10
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pp.31-38
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2008
This paper describes sensor network system implementation for the IEEE 1451.2 standard which guarantees compatibilities between various wired sensors. The proposed system consists of the Network Capable Application Processor(NCAP) in the IEEE 1451.0, the Transducer Independent Interface(TII) in the IEEE 1451.2, the Transducer Electronic Data Sheet(TEDS) and sensors. The research goal of this study is to minimize and optimize system complexity for IC design. The NCAP is implemented using C language in personal computer environment. TII is used in the parallel port between PC and an FPGA application board. Transducer is implemented using Verilog on the FPGA application board. We verified the proposed system architecture based on the standards.
Compared to sensors mainly used in human activity recognition (HAR) systems, inertial measurement unit (IMU) sensors are small and light, so can achieve lightweight system at low cost. Therefore, in this paper, we propose a binary neural network (BNN) based gait pattern analysis system using IMU sensor, and present the design and implementation results of an FPGA-based accelerator for computational acceleration. Six signals for gait are measured through IMU sensor, and a spectrogram is extracted using a short-time Fourier transform. In order to have a lightweight system with high accuracy, a BNN-based structure was used for gait pattern classification. It is designed as a hardware accelerator structure using FPGA for computation acceleration of binary neural network. The proposed gait pattern analysis system was implemented using 24,158 logics, 14,669 registers, and 13.687 KB of block memory, and it was confirmed that the operation was completed within 1.5 ms at the maximum operating frequency of 62.35 MHz and real-time operation was possible.
Ha Joon-Soo;Choi Hyun-Jun;Seo Young-Ho;Kim Dong-Wook
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.10
no.7
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pp.1237-1245
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2006
This paper presented a hardware implementation of ARIA, which is a Korean standard l28-bit block cryptography algorithm. In this work, ARIA was designed technology-independently for application such as ASIC or core-based designs. ARIA algorithm was fitted in FPGA without additional components of hardware or software. It was confirmed that the rate of resource usage is about 19% in Altera EPXAl0F1020CI and the resulting design operates stably in a clock frequency of 36.35MHz, whose encryption/decryption rate was 310.3Mbps. Consequently, the proposed hardware implementation of ARIA is expected to have a lot of application fields which need high speed process such as electronic commerce, mobile communication, network security and the fields requiring lots of data storing where many users need processing large amount of data simultaneously.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.16
no.4
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pp.713-720
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2012
Recently, holography has received much attention as the next generation visual technology. Hologram is obtained by the optical capturing, but in recent years it is mainly produced by the method using computer. This method is named by computer generated hologram (CGH). Since CGH requires huge computational amount, if it is implemented by S/W it can't work in real time. Therefore it should use FPGA or GPU for real time operation. If it is implemented in the type of H/W, it can't obtain the same quality as S/W due to the bit limitation of the internal system. In this paper, we analyze the bit width for minimizing the degradation of the hologram and reducing more hardware resources and propose guidelines for H/W implementation of CGH. To do this, we performs fixed-points simulations according to main internal variables and arithmetics, analyze the numerical and visual results, and present the optimal bit width according to application fields.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.45
no.9
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pp.85-95
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2008
Characteristically, 3D graphic algorithms have to perform complex calculations on massive amount of stream data. The vertex and pixel shaders have enabled efficient execution of graphic algorithms by hardware, and these graphic processors may seem to have achieved the aim of "hardwarization of software shaders." However, the hardware shaders have hitherto been evolving within the limits of Z-buffer based algorithms. We predict that the ultimate model for future graphic processors will be an algorithm-independent integrated shader which combines the functions of both vertex and pixel shaders. We design the register file model that supports 3-dimensional computer graphic on the programmable unified shader processor. we have verified the accurate calculated value using FPGA Virtex-4(xcvlx200) made by Xilinx for operating binary files made by the implementation progress based on synthesis results.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.33
no.4A
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pp.473-478
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2008
WAVE is a short-to-medium range communication standard that supports both public safety and private operations in roadside-to-vehicle and vehicle-to-vehicle communication environments. The core technology of physical layer in WAVE is orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), which is sensitive to timing synchronization error. Besides, minimizing the latency in communication link is an essential characteristic of WAVE system. In this paper, a robust, low-complexity and small-latency timing synchronization algorithm suitable for WAVE system and its efficient hardware architecture are proposed. The comparison between proposed algorithm and other algorithms in terms of computational complexity and latency has shown the advantage of the proposed algorithm. The proposed architecture does not require RAM (Random Access Memory) which can affect the pipe lining ability and high speed operation of the hardware implementation. Synchronization error rate (SER) evaluation using both Matlab and FPGA implementation shows that the proposed algorithm exhibits a good performance over the existing algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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