An Embedded Programmable Processor for Compressive Sensing Applications

Abstract

An application specific programmable processor is designed based on the analysis of a set of greedy recovery Compressive Sensing (CS) algorithms. The solution is flexible and customizable for a wide range of problem dimensions, as well as algorithms. The versatility of the approach is demonstrated by implementing Orthogonal Matching Pursuits, Approximate Messaging Passing and Normalized Iterative Hard Thresholding algorithms, all using a high-level language. Transported Triggered Architecture (TTA) framework is employed for the efficient implementation of macro operations shared by the algorithms. The performance of the CS algorithms on ARM Cortex-A15 and NIOS II processors has also been investigated, and empirical comparisons are presented. The flexible hardware design implemented on an FPGA achieves up to 7.80Ksample/s recovery at a power dissipation of 42μJ/sample and beats both ARM and NIOS in total power consumption.

Використання Ядра Nios Ii У Багатоканальному Частотомірі На Fpga Для Радіотехнічної Системи З Частотними Сенсорами Фізичних Величин

“…Але є і недоліки, оскільки програмування здійснюється на досить низькому рівні, а саме рівні логічних елементів, то для побудови високоріневих алгоритмів обробки даних, фільтрів і аналізаторів, доводиться витрачати велику кількість часу, для того щоб відобразити алгоритм у апаратній частині. Для такого роду задач необхідно мати інструменти відповідного рівня абстракції, такі як мікропроцесорні ядра, при роботі з якими не потрібно задумуватися про реалізацію: регістрів, арифметичних блоків, блоків пам'яті, шин передачі даних Аналіз досліджень та публікацій Сьогодні завдяки Інтернету, вбудованим веб-серверам та інформаційно-вимірювальним системам можна виконувати технологічні операції віддаленого моніторингу з дуже низькою ціною [3,4]. Фактично, вбудовані інформаційно-вимірювальні системи мають дедалі більшу присутність у широкому діапазоні областей, пов'язаних із комерційною електронікою та промисловими застосуваннями [3][4][5].…”

“…Для такого роду задач необхідно мати інструменти відповідного рівня абстракції, такі як мікропроцесорні ядра, при роботі з якими не потрібно задумуватися про реалізацію: регістрів, арифметичних блоків, блоків пам'яті, шин передачі даних Аналіз досліджень та публікацій Сьогодні завдяки Інтернету, вбудованим веб-серверам та інформаційно-вимірювальним системам можна виконувати технологічні операції віддаленого моніторингу з дуже низькою ціною [3,4]. Фактично, вбудовані інформаційно-вимірювальні системи мають дедалі більшу присутність у широкому діапазоні областей, пов'язаних із комерційною електронікою та промисловими застосуваннями [3][4][5]. Ці системи характеризуються пристроєм, призначеним для моніторингу мікросистемних мереж у режимі реального часу або для автоматичного виконання будь-якого завдання без втручання людини [4].…”

“…Фактично, вбудовані інформаційно-вимірювальні системи мають дедалі більшу присутність у широкому діапазоні областей, пов'язаних із комерційною електронікою та промисловими застосуваннями [3][4][5]. Ці системи характеризуються пристроєм, призначеним для моніторингу мікросистемних мереж у режимі реального часу або для автоматичного виконання будь-якого завдання без втручання людини [4]. Зазвичай більшість із цих пристроїв реалізовано за допомогою ПК або мікроконтролерів, однак FPGA є життєздатною альтернативою для реалізації цих систем, оскільки вони додають нові функції до традиційних архітектур на основі мікропроцесорів або мікроконтролерів.…”