• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권8호
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• pp.98-105
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• 2008

FlexRay는 높은 유연성과 신뢰성을 갖는 고속의 통신프로토콜이다. 자동차회사와 반도체회사들에 의해 개발되었고 x-by-wire 시스템을 이용하여 차량 내 LAN으로 구현된다. FlexRay는 차량 내 전자 장치간의 통신을 위해 고속의 시리얼 통신, time triggered bus, fault tolerant 통신을 제공한다. 본 논문에서는 먼저 SDL(Specification and Description Language)을 이용하여 FlexRay communication controller와 bus guardian 프로토콜 규격과 기능 부분을 설계한다. 다음 설계한 SDL 소스를 기반으로 Verilog HDL을 이용하여 하드웨어로 설계한다. 설계한 FlexRay 시스템은 Samsung $0.35{\mu}m$ 공정을 이용하여 합성하였으며, 그 결과 76 MHz의 속도로 동작하는 것으로 나타났다. 또한 FlexRay 시스템의 동작을 확인하기 위해 차량에 적용되는 자동차 경보 시스템에 응용하였다. FlexRay 시스템은 ALTERA Excalibur ARM EPAX4F672C3을 이용하여 검증하였으며 성공적으로 동작함을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제45권3호
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• pp.103-110
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• 2008

이 논문에서는 8K/2K-Point FFT Radix-4 알고리즘을 CORDIC 연산을 이용하여 효율적으로 나비연산 구조를 설계할 수 있음을 보였다. 즉 CORDIC 연산을 사용하여 cosine 과 sine 값을 저장하지 않고 4개의 복소 곱셈연산을 효과적으로 수행할 수 있음을 보였다. 제안된 CORDIC 나비연산기 구조를 Verilog HDL 코딩으로 구현한 결과, 기존의 승산기를 사용한 나비연산기 구조와 비교하여 36.9%의 cell area 감소 효과를 보였다. 또한 전체 8K/2K-point Radix-4 FFT 구조의 Verilog-HDL 코딩을 기존의 승산기를 사용한 구조의 코딩과 비교한 결과, 11.6%의 cell area 감소효과를 볼 수 있었다. 따라서 제안된 FFT 구조는 DMB용 OFDM 모뎀과 같은 큰 크기의 FFT에 효율적으로 사용될 수 있는 구조임을 보였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제17C권2호
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• pp.145-152
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• 2010

본 논문에서는 표준기저(standard basis) 표기법을 이용하여 GF($2^{163}$) 상에서개선된 나눗셈 알고리듬을 제안하고, 제안한 알고리듬을 기반으로 한 반복 하드웨어 구조(iterative hardware structure)를 갖는 고속 나눗셈기를 설계한다. 제안한알고리듬은 이진 확장 GCD 알고리듬을 기본으로 하고 있으며, 모듈러감소 (modular reduction)를 위한 모든 산술연산은 기존의 방법과 달리 하나의 while루프 내에서 수행된다. 제안된 알고리듬을 기본으로 하여 설계된 나눗셈기는 모듈러 연산을 위한 각 모듈이 하나의 클럭에 의해서제어되므로 계산 속도가 매우 빠르다. 여기에서 사용하는 감소 다항식(reduction polynomial)은 SEC2 (Standards for Efficient Cryptography) 에서 권장하는 $f(x)=x^{163}+x^7+x^6+x^3+1$이며, 차수(degree) m은 163을 사용한다. 제안한 알고리듬은 Verilog HDL(Hardware Description Language)을 사용하여 FPGA로 구현되었으며, Xilinx-VirtexII XC2V8000 FPGA 상에서 85MHz로 동작함을 확인하였다. 또한, 구현 결과 및 성능 평가를 통하여 제안한 알고리듬의 종래의 두 알고리듬보다 성능이크게 개선됨을 보인다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제8권11호
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• pp.271-276
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• 2019

LUT 기반의 S-Box를 사용하는 기존의 ARIA 알고리듬은 처리속도는 빠르지만 회로의 크기가 매우 커지게 되어 저면적이 요구되는 소형의 휴대용 기기에는 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 하드웨어 면적의 감소를 위해 개선된 합성체 S-Box를 기반으로 한 최적의 ARIA 암호프로세서 설계를 제안한다. ARIA 알고리듬에서의 키 스케쥴링 과정에서 확산 및 치환 계층에서 반복적으로 사용한다. 여기에서는 또한, 키 스케쥴링 과정에서의 사용 면적을 최소화하는 방안으로 치환과 확산 계층에서 하드웨어 자원의 공유 방법을 제안한다. 설계된 ARIA 암호프로세서는 Verilog-HDL을 이용하여 회로를 기술하였고, Xilinx XC3S1500을 타겟으로 하여 논리 합성을 수행하였다. 설계된 시스템의 기능 검증을 위해 Mentor사의 Modelsim 10.4a 툴을 이용하여 논리 및 타이밍 시뮬레이션을 수행하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.273-279
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• 2023

이미지처리 하드웨어에서 이미지 필터링을 진행할 때 line memory의 사용은 필수적이다. line memory에 입력 데이터를 저장한 후 저장된 데이터를 사용하기 위해 동기를 맞춘 후 필터링을 진행한다. 이때 동기를 맞추기 위해 동기 발생기를 사용한다. 기존 동기 발생기의 경우 입력 동기 신호를 입력으로 들어오는 이미지의 1행만큼 지연시킨다. 만약 2행만큼 지연된 신호를 얻기 위해서는 모듈 2개를 연결하여 사용해야 한다. 해당 방식으로 하드웨어 설계 시 하드웨어의 크기가 커져 효율적으로 설계할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 finite state machine을 추가하는 방식을 사용하여 여러 종류의 지연 신호를 생성하는 동기 발생기를 제안한다. 하드웨어 설계는 Verilog HDL로 코딩하였으며, field programmable gate array 보드를 이용하여 이미지처리 하드웨어에 적용하여 성능을 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.639-641
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• 2022

사회적으로 고령화 문제가 심화되면서, 독거노인 모니터링 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 모니터링 시스템은 영상, 센서, 계측값 등의 정보를 바탕으로 서버에서 연산을 수행하여, 사용자에게 모니터링 서비스를 제공한다. 서버를 이용하는 시스템의 구조상 데이터 유출의 위험이 존재하며, 데이터 보안을 고려한 설계가 필수적이다. 본 논문에서는 영상보안 구조 기반의 지능형 독거노인 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 Edge AI 모듈을 사용하여 카메라 모듈과 서버 간의 통신을 차단하는 구조를 통해 높은 보안성을 보장한다. Edge AI 모듈은 Verilog HDL로 설계되었으며, Field Programmable Gate Array (FPGA)를 통해 기능을 구현하였다. 본 시스템을 검증하기 위해 5,144개의 프레임 데이터에 대해 실험하였으며, 사람의 움직임이 일정 시간 감지되지 않았을 때 위험 감지 신호가 올바르게 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.600-602
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• 2021

모바일 산업의 발달과 인공지능 기술에 대한 관심이 높아지면서 임베디드 시스템에 적용 가능한 인공지능 프로세서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 임베디드 시스템에서 인공지능을 구현하는 경우 제한된 자원과 소비 전력을 고려한 설계가 필수적이며, 낮은 연산 성능을 보완할 수 있는 전용 가속기를 포함하는 것이 효율적이다. 본 연구는 독립 운용이 가능한 임베디드 인공지능 프로세서를 제안한다. 제안하는 인공지능 프로세서는 거리연산 기반의 경량 인공지능 알고리즘이 적용된 하드웨어 가속기를 포함하며, 프로그래밍 가능한 범용 프로세서와 함께 운용되어 다양한 임베디드 시스템에 적용 가능하다. 인공지능 프로세서는 Verilog HDL을 사용하여 설계되었으며 Field Programmable Gate Array (FPGA)를 통해 기능을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.494-500
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• 2023

영상처리는 현재 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그중 자율주행 자동차, 의료 영상처리, 로봇 제어 등은 빠른 영상처리 응답 속도가 필요하다. 이를 충족하기 위해 실시간 처리를 위한 하드웨어 설계가 활발히 연구되고 있다. 하드웨어 처리 속도는 입력 영상의 크기 외에도, 이미지에서 라인과 프레임을 구분하는 비활성화 영상 공백 구간의 크기에 영향을 받는다. 본 논문에서는 비활성화 영상 공백 구간과 밀접한 관련이 있는 라인메모리 유형에 따라 세 가지 스케일러 구조를 설계한다. 이 구조들은 Verilog 표준 언어를 사용하여 하드웨어로 설계되고, Xilinx Vivado 2023.1을 이용하여 field programmable gate array 환경에서 논리회로로 합성된다. 합성된 결과는 실시간 처리할 수 있는 표준 이미지 크기를 비교하면서 프레임 레이트 분석에 사용된다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제42권2호
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• pp.27-36
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• 2005

년 논문에서는 MPEG과 JPEG, H.26X 계열 등의 DCT-기반 영상/비디오 컨텐츠에 효과적인 암호화 방법을 제안하였고, 이를 최적화된 하드웨어로 구현하여 고속동작이 가능하도록 하였다. 영상/비디오의 압축, 복원 및 암호화로 인한 많은 연산량을 고려하여 영상의 중요한 정보(DC 및 DPCM계수)만을 암호화 대상 데이터로 선정하여 부분 암호화를 수행하였다. 그 결과 암호화에 소요되는 비용은 원 영상 전체를 암호화하는 비용이 감소하였다. 여기서 Nf는 GOP내의 프레임수이고 PI는 B와 P 프레임에 존재하는 인트라 매크로블록의 수이다. 암호화 알고리즘으로는 다중모드 AES, DES, 그리고 SEED를 선택적으로 사용할 수 있도록 하였다. 제안한 암호화 방법은 C++로 구현한 소프트웨어와 TM-5를 사용하여 약 1,000개의 영상을 대상으로 실험하였다 그 결과 부분 암호화된 영상으로부터 원 영상을 추측할 수 없어 암호화 효과가 충분함을 확인하였으며, 이 때 암호화에 의한 압축률 감소율은 $1.6\%$에 불과하였다. Verilog-HDL로 구현한 하드웨어 암호화 시스템은 하이닉스 $0.25{\mu}m$ CMOS 팬텀-셀 라이브러리를 사용하여 SynopsysTM의 디자인 컴파일러로 합성함으로써 게이트-수준 회로를 구하였다. 타이밍 시뮬레이션은 CadenceTM의 Verilog-XL을 이용해서 수행한 결과 100MHz 이상의 동자 주파수에서 안정적으로 동작함을 확인하였다. 따라서 제안된 암호화 방법 및 구현된 하드웨어는 현재 중요한 문제로 대두되고 있는 종단간(end-to-end) 보안에 대한 좋은 해결책으로 유용하게 사용될 수 있으리라 기대된다.

• 대한전자공학회논문지TE
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• 제37권1호
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• pp.35-41
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• 2000

본 논문은 디지털 VCR에서 기록 부호화기로 사용하고 있는 24/25 I-NRZI 변조기의 설계를 위하여 구조를 고찰하고, 스펙트럼 규격을 만족하는 구형파의 전폭 값과 표준 데이터(Sine 및 Cosine계수)를 ROM 테이블에 저장하기 위한 비트의 크기를 고찰하였다. ROM 테이블에 저장되는 표준 데이터의 유효 비트 크기와 구형 파의 진폭 값은 출력 스펙트럼의 파일럿 신호에 대한 크기와 변조기의 하드웨어 크기에 영향을 준다. 설계될 24/25 I-NRZI 변조기에서 출력되는 데이터의 스펙트럼을 겸증하기 위해 램덤 패턴(F0,F1,F2)을 이용하여 실험하였으며, 스펙트럼 분석 결과, 최적의 값으로 구형파의 진폭 갑은 0.065이고, 표준 데이터를 ROM에 저장하기 위한 비트의 크기는 3비트임을 알 수 있었다. 또한, 설계된 24/25 I-NRZI 변조기의 하드웨어 기능을 검중하기 위해 프펙트럼 결과를 토대로 먼저 C 모델링하고, Verilog HDL(Cadence Verilog XL)로 코딩하였으며, Synopsys(Library "Samsung KG75")툴을 이용하여 합성하고, 이를 근거로 하드웨어의 크기를 고찰하였다. 이 연구에서 고찰한 24/25 I-NRZI 변조기는 프리코더의 Path방법 등에 대한 구조를 개선하면10,000게이트 이하로 설계할 수 있으며, 현재 실용화되고 있는 디지털 캠코더에 응용할 수 있다.