Search
dr hab. inż. Maciej Czyżak
Publications
Filters
total: 58
Catalog Publications
Year 2022
-
High-Speed Binary-to-Residue Converter Design Using 2-Bit Segmentation of the Input Word
PublicationIn this paper a new approach to the design of the high-speed binary-to-residue converter is proposed that allows the attaining of high pipelining rates by eliminating memories used in modulo m generators. The converter algorithm uses segmentation of the input binary word into 2-bit segments. The use and effects of the input word segmentation for the synthesis of converters for five-bit moduli are presented. For the number represented...
Year 2018
-
Algorytmy wykrywania krawędzi w obrazie
PublicationWykrywanie krawędzi jest pierwszym etapem w cyfrowym przetwarzaniu obrazów. Operacja ta polega na usunięciu informacji takich jak kolor czy też jasność, a pozostawieniu jedynie krawędzi. Efektem tej operacji jest znaczna redukcja ilości danych do dalszej analizy. Pozwala to na zastosowanie w następnych etapach bardziej złożonych algorytmów rozpoznawania obiektów na podstawie kształtu. W artykule zaprezentowano zastosowanie algorytmów...
-
Comparison of edge detection algorithms for electric wire recognition
PublicationEdge detection is the preliminary step in image processing for object detection and recognition procedure. It allows to remove useless information and reduce amount of data before further analysis. The paper contains the comparison of edge detection algorithms optimized for detection of horizontal edges. For comparison purposes the algorithms were implemented in the developed application dedicated to detection of electric line...
-
Implementation of multi-operand addition in FPGA using high-level synthesis
PublicationThe paper presents the results of high-level synthesis (HLS) of multi-operand adders in FPGA using the Vivado Xilinx environment. The aim was to estimate the hardware amount and latency of adders described in C-code. The main task of the presented experiments was to compare the implementations of the carry-save adder (CSA) type multi-operand adders obtained as the effect of the HLS synthesis and those based on the basic component...
Year 2017
-
HIGH LEVEL SYNTHESIS IN FPGA OF TCS/RNS CONVERTER
PublicationThe work presents the design process of the TCS/RNS (two's complement–to– residue) converter in Xilinx FPGA with the use of HLS approach. This new approach allows for the design of dedicated FPGA circuits using high level languages such as C++ language. Such approach replaces, to some extent, much more tedious design with VHDL or Verilog and facilitates the design process. The algorithm realized by the given hardware circuit is...
-
RNS/TCS CONVERTER DESIGN USING HIGH-LEVEL SYNTHESIS IN FPGA
PublicationAn experimental high-level synthesis (HLS) of the residue number system (RNS) to two’s-complement system (TCS) converter in the Vivado Xilinx FPGA environment is shown. The assumed approach makes use of the Chinese Remainder Theorem I (CRT I). The HLS simplifies and accelerates the design and implementation process, moreover the HLS synthesized architecture requires less hardware by about 20% but the operational frequency is smaller...
-
Stereoskopowy pomiar odległości
PublicationPomiar odległości jest jedną z podstawowych operacji spotykanych w systemach przemysłowych i militarnych. W pracy przedstawiono urządzenie do precyzyjnego pomiaru małych odległości nieprzekraczających 15 m. Urządzenie będzie zainstalowane na platformie mobilnej przewidzianej do pomiaru temperatury linii wysokiego napięcia z użyciem kamery termowizyjnej. Pomiar tą metodą wymaga określenia odległości od obiektu. Wartość odległości...
Year 2016
-
Implementation of magnitude calculation of complex numbers using improved alpha max plus beta min algorithm
PublicationThe paper presents the hardware implementation of the improved alpha max plus beta min algorithm for calculating the magnitude of complex numbers. This version of the algorithm requires the general division which is performed using a noniterative multiplicative division algorithm. We analyze in detail the division algorithm, its error and the impact of finite word-length signal representations on the assumed total computation error....
-
Improved magnitude estimation of complex numbers using alpha max and beta min algorithm
PublicationThe paper presents an improved algorithm for calculating the magnitude of complex numbers. This problem, which is a special case of square rooting, occurs for example, in FFT processors and complex FIR filters. The proposed method of magnitude calculation makes use of the modified alpha max and beta min algorithm. The improved version of the algorithm allows to control the maximum magnitude approximation error by using an adequate...
-
Internet system for supply and temperature control in server rooms
Publication.
-
REALIZACJA NA POZIOMIE RTL OBLICZANIA PIERWIASTKA KWADRATOWEGO Z UŻYCIEM METODY NIEODTWARZAJĄCEJ
PublicationObliczanie pierwiastka kwadratowego jest jedną z kluczowych operacji cyfrowego przetwarzania sygnałów szczególnie przy obliczaniu modułu sygnałów zespolonych. W pracy przedstawiono algorytm obliczania pierwiastka kwadratowego metodą nieodtwarzającą oraz jego układową realizację. Metoda umożliwia oszczędną realizację układową bazującą na sumatorach i rejestrach. Przeanalizowano wymagania sprzętowe obliczania pierwiastka kwadratowego...
Year 2015
-
FPGA computation of magnitude of complex numbers using modified CORDIC algorithm
PublicationIn this work we present computation of the magnitude of complex numbers using a modified version of the CORDIC algorithm that uses only five iterations. The relationship between the computation error and the number of CORDIC iterations are presented for floating-point and integer arithmetics. The proposed modification of CORDIC for integer arithmetic relies upon the introduction of correction once basic computations are performed...
-
OBLICZANIE MODUŁU LICZBY ZESPOLONEJ W FPGA Z UŻYCIEM ALGORYTMU CORDIC
PublicationW pracy przedstawiono obliczanie modułu liczb zespolonych z użyciem zmodyfikowanejwersji algorytmu CORDIC przy zastosowaniu pięciu stopni iteracyjnych. Zaprezentowanozależność wielkości błędu od liczby stopni algorytmu CORDIC dla arytmetykizmiennoprzecinkowej jak również zbadano wpływ użycia arytmetyki całkowitej.Zaproponowana modyfikacja algorytmu CORDIC dla arytmetyki całkowitej polega nawprowadzeniu korekcji po zakończeniu podstawowych...
-
Pipelined Two-Operand Modular Adders
PublicationPipelined two-operand modular adder (TOMA) is one of basic components used in digital signal processing (DSP) systems that use the residue number system (RNS). Such modular adders are used in binary/residue and residue/binary converters, residue multipliers and scalers as well as within residue processing channels. The structure of pipelined TOMAs is usually obtained by inserting an appropriate number of pipeline register layers within...
-
Remote current measurement with FPGA digital processing
PublicationThe work presents an implementation of a modular measurement and control systemthat controls variants of mains supply of 230V electrical equipment. The system allowsto supervise power consumption in the office electronic equipment. The system detectsthe instant of the reduced power consumption by a device and makes possible itsswitch-off in order to reduce energy cost. The current is measured with integratedcurrent/voltage converters....
-
Zdalny pomiar pradu z możliwością obróbki w FPGA
PublicationW artykule przedstawiono realizację modułowego systemu pomiarowo-kontrolnegosterującego wariantami zasilania odbiorników 230 V. System umożliwia kontrolępoboru prądu przez urządzenia infrastruktury informatycznej w biurze. Wykrywamoment pojawienia się obniżonego poboru prądu przez urządzenia. Umożliwia toodłączenie ich od zasilania celem obniżenia kosztów zużycia energii. Do pomiaru prąduwykorzystano moduły przetworników scalonych...
Year 2014
-
FPGA realization of an improved alpha max plus beta min algorithm
PublicationThe generalized improved version of the alpha max plus beta min square-rooting algorithm and its realization in the Field Programmable Gate Array (FPGA) are presented. The algorithm computes the square root to calculate the approximate magnitude of a complex sample. It is especially useful for pipelined calculations in the DSP. In case of four approximation regions it is possible to reduce the peak error form 3.95% to 0.33%. This...
-
On configuration of residue scaling process in pipelined radix-4 MQRNS FFT processor
PublicationResidue scaling is needed in pipelined FFT radix-4 processors based on the Modified Quadratic Residue Number System (MQRNS) at the output of each butterfly. Such processor uses serial connection of radix-4 butterflies. Each butterfly comprises n subunits, one for each modulus of the RNS base and outputs four complex residue numbers. In order to prevent the arithmetic overflow in the succesive stage, every number has to be scaled,...
-
On simplification of residue scaling process in pipelined Radix-4 MQRNS FFT processor
PublicationResidue scaling is needed in pipelined FFT radix-4 processors based on the Modified Quadratic Residue Number System (MQRNS) at the output of each butterfly. Such processor uses serial connection of radix-4 butterflies. Each butterfly comprises n subunits, one for each modulus of the RNS base and generates four complex residue numbers. In order to prevent arithmetic overflow intermediate results after each butterfly have to be...
Year 2013
-
Digital structures for high-speed signal processing
PublicationThe work covers several issues of realization of digital structures for pipelined processing of real and complex signals with the use of binary arithmetic and residue arithmetic. Basic rules of performing operations in residue arithmetic are presented along with selected residue number systems for processing of complex signals and computation of convolution. Subsequently, methods of conversion of numbers from weighted systems to...
-
Pipelined division of signed numbers with the use of residue arithmetic for small number range with the programmable gate array
PublicationIn this work an architecture of the pipelined signed residue divider for the small number range is presented. Its operation is based on reciprocal calculation and multiplication by the dividend. The divisor in the signed binary form is used to compute the approximated reciprocal in the residue form by the table look-up. In order to limit the look-up table address an algorithm based on segmentation of the divisor into two segments...
-
Pipelined division of signed numbers with the use of residue arithmetic in FPGA
PublicationAn architecture of a pipelined signed residue divider for small number ranges is presented. The divider makes use of the multiplicative division algorithm where initially the reciprocal of the divisor is calculated and subsequently multiplied by the dividend. The divisor represented in the signed binary form is used to compute the approximated reciprocal in the residue form by the table look-up. In order to reduce the needed length...
-
Pipelined sceling of signed residue numbers with the mixed-radix conversion in the programmable gate array
PublicationIn this work a scaling technique of signed residue numbers is proposed. The method is based on conversion to the Mixed-Radix System (MRS) adapted for the FPGA implementation. The scaling factor is assumed to be a moduli product from the Residue Number System (RNS) base. Scaling is performed by scaling of terms of the mixed-radix expansion, generation of residue reprezentation of scaled terms, binary addition of these representations...
-
Scaling of numbers in residue arithmetic with the flexible selection of scaling factor
PublicationA scaling technique of numbers in resudue arithmetic with the flexible selection of the scaling factor is presented. The required scaling factor can be selected from the set of moduli products of the Residue Number System (RNS) base. By permutation of moduli of the number system base it is possible to create many auxilliary Mixed-Radix Systems associated with the given RNS with respect to the base, but they have different sets...
-
Scaling of signed residue numbers with mixed-radix conversion in FPGA with extended scaling factor selection
PublicationA scaling technique of signed residue numbers in FPGA is proposed. The technique is based on conversion of residue numbers to the Mixed-Radix System (MRS). The scaling factor is assumed to be a moduli product from the Residue Number System (RNS) base. Scaling is performed by scaling of MRS terms, the subsequent generation of residue representations of scaled terms, binary addition of these representations and generation of residues...
Year 2012
-
Analiza widmowa w czasie rzeczywistym prądów udarowych transformatora z zastosowaniem procesora FFT w technologii FPGA
PublicationW artykule przedstawiono krótkookresową analizę widmową prądu załączeniowego i prądu zwarciowego transformatora w czasie rzeczywistym z zastosowaniem procesora FFT zrealizowanego w FPGA. Określono tez teoretyczne przebiegi prądów dla przyjetego modelu transformatora. Przeprowadzono ponadto analizę wymagań związanych z obliczaniem prądu w czasie rzeczywistym.
-
Analysis of magnetic signals of vehicles aided by matched filtering with FPGA FFT processor
PublicationW artykule przedstawiono system analizy i identyfikacji pojazdów oparty na pomiarze indukcji magnetycznej. Do tego celu jest stosowany zestaw czujników magnatycznych pracujących bezprzewodowo, który pozwala na monitorowanie ruchu pojazdów na lotniskach, w potrach i punktach kontroli granicznej. System taki może być zastosowany do wykrywania i identyfikacji pojadów zawierających elementy ferromagnetyczne, które zaburzają pole magnetyczne...
-
Design and realization of two-operand modular adders in the FPGA
PublicationW pracy zaprezentowano strukturę sumatorów modularnych w środowisku Xilinx z użyciem rodziny układów Virtex-6. Rozważono dwa typy sumatorów, jeden dla modułów 5-bitowych i drugi dla 6-bitowych. Zaprojektowano ich struktury i podano eksperymentalne wyniki implementacji.
-
FPGA implementation of reverse residue conversion based on the new Chinese Remainder Theorem II- Part I
PublicationW pracy opisano implementację algorytmu konwersji z systemu resztowego do systemu binarnego opartą na nowej formie chińskiego twierdzenia o resztach określanego jako CRT II.Nowa forma CRT nie wymaga operacji modulo M , gdzie M jest zakresem liczbowym systemu resztowego, jednak wymagana jest pewna liczba mnożników. W środowisku FPGA jest zwykle dostępne są mnożniki, stąd mogą być one wykorzystane do realizacji konwertera. Głównym...
-
FPGA implementation of reverse residue conversion based on the new Chinese Remainder Theorem II- Part II,- Experimantal results
PublicationW pracy opisano realizację sprzętową konwertera z systemu resztowego do systemu binarnego. Konwerter jest oparty na nowej formie chińskiego twierdzenia o resztach CRT II. Teoretyczne aspekty takiej konwersji przedstawiono w części I. Implementację konwertera wykonano w środowisku Xilinx FPGA. Zaprezentowano ogólną architekturę konwertera, a także opisano realizację wybranych bloków. Podano ilość koniecznych zasobów sprzętowych...
-
Inrush and short circuit current identification based on real-time spectral analysis with the use of the FPGA FFT processor
PublicationW artykule przedstawiono krótkookresową analize widmową prądu załączeniowego i prądu zwarciowego transformatora w czasie rzeczywistym z zastosowaniem procesora FFT zrealizowanego w FPGA. Otrzymane widmo ułatwia rozróżnienie rodzaju prądu, co może być zastosowanei do lepszego sterowania zabezpieczneiem różnicowo-prądowym. Określono tez teoretyczne przebiegi prądów dla przyjetego modelu transformatora. Przeprowadzono ponadto analizę...
-
Measurement of magnetic signals of vehicles with denoising by matched filtering with FPGA FFT processor
PublicationW artykule przedstawiono realizację systemu do analizy i identyfikacji pojazdów oparty na pomiarze indukcji magnetycznej. Proponowany system może być zastosowany do wykrywania i identyfikacji pojadów zawierających elementy ferromagnetyczne, które zaburzają pole magnetyczne ziemi. Zaburzenie to można zmierzyć przy zastosowaniu trójosiowych magnetometrów transduktorowych, pracującyh w układzie różnicowycm. Zastosowano w systemie...
-
Realization of multi-operand modular adders in the FPGA technology
PublicationW pracy opisano projektowanie i realizację struktur wielooperandowych sumatorów modularnych (MOMA) w środowisku Xilinx FPGA z użyciem technologii Virtex-6. Projekt oparty jest na pamięciach LUT (26x1), które symulują małe pamięci RAM służące jako podstawowy komponent do realizacji sumatorów. W pracy pokazano MOMA dla dodawania modularnego operandów 5-bitowych. Najpierw rozważono ogólne struktury MOMA i następnie dwa podstawowe...
Year 2011
-
Fpga implementation of the two-stage high-speed fir filter in residue arithmetic
Publicationw pracy przedstawiono implementację szybkiego, dwustopniowego kaskadowego filtru fir w technologii fpga z użyciem arytmetyki resztowej. zastosowanie arytmetyki resztowej pozwala na uzyskanie dużych częstotliwości potokowania w związku z użyciem małych mnożników. zalety arytmetyki resztowej są ograniczane w pewnym stopniu koniecznością wykonywania skalowania po pierwszym stopniu filtru celem uniknięcia nadmiaru arytmetycznego. w...
-
FPGA realization of high-speed multi-stage FIR filter in residue arithmetic
PublicationW pracy przedstawiono implementację szybkiego wielostopniowego, kaskadowego filtru FIR w technologii FPGA. Zastosowanie arytmetyki resztowej pozwala na uzyskanie dużych częstotliwości próbkowania w zwiżaku z użyciem małych mnożników. Zalety wynikające z uzycia arytmetyki resztowej sa w pewnym stopniu ograniczne koniecznością wykonania skalowania przy kaskadowym połaczeniu filtrów FIR, tak aby uniknąć nadmiaru arytmetycznego. W...
-
Residue-to-two's complement converter based on core function
PublicationW artykule przedstawiono układową realizację konwertera z systemu resztowego do systemu binarnego bazującego na funkcji jądra. Zastosowanie funkcji jądra powoduje zmniejszenie wymagań sprzętowych przy realizacji konwertera. W publikacji omówiono problem dektekcji znaku oraz realizacje ukłądową konwertera w środowisku FPGA.
-
The prns butterfly synthesis in the FPGA
Publicationw pracy przedstawiono sprzętową implementację elementarnych obliczeń, określanych jako obliczenia motylkowe, dla splotu realizowanego z użyciem wielomianowego systemu resztowego(ang. polynomial residue number system - prns). obliczenia są wykonywane z zastosowaniem reprezentacji systemu diminished-1. opisano syntezę układu realizującego obliczenie motylkowe w środowisku xilinx w układzie virtex 4. podano również wymaganą ilość...
Year 2010
-
FPGA realization of the high-speed residue-to-binary converter based on chinese remainder theorem
PublicationW pracy przedstawiono architekturę, realizację FPGA oraz symulację numeryczną na poziomie bitowym szybkiego konwertera z systemu resztowego do systemu binarnego dla modułów 5-bitowych opartego na chińskim twierdzeniu o resztach. Algorytm konwertera obejmuje obliczanie projekcji ortogonalnych poprzez odczyt pamięci oraz sumowanie modulo M realizowane dwustopniowo, pierwszy stopień oparty o sumatory CSA umożliwia redukcję do zakresu...
-
improved noniterative residue division for small number ranges
Publicationw pracy zaprezentowano multiplikatywny algorytm dzielenia w systemie resztowym i projekt 12-bitowego dzielnika dla modułów 5-bitowych. w algorytmie zastosowano obliczanie przybliżonej odwrotności dzielnika i mnozenie przez dzielną. binarna reprezentacja dzielnika jest dekomponowana na dwa segmenty 6-bitowe, co umożliwia obliczenie w środowisku fpga poprzez odwzorowanie realizowane jako odczyt pamięci. w pracy podano udoskonalony...
-
Radix-4 dft butterfly realization with the use of the modified quadratic residue number system
PublicationW pracy zaprezentowano projektowanie i realizację obliczenia motylkowego dft dla podstawy 4 z użyciem zespolonego systemu resztowego (CRNS) i zmodyfikowanego kwadratowego systemu resztowego (MQRNS). System MQRNS oprócz własności dekompozycyjnych pozwala na realizację mnożenia zespolonego przy zastosowaniu trzech mnożeń rzeczywistych. Przedstawiono konwertery wejściowy CRNS/MQRNS i wyjściowy MQRNS/CRNS, mnożenie zespolone w MQRNS,...
-
Radix-4 dft butterfly realization with the use of the modified quadratic residue number system
PublicationW pracy przedstawiono algorytm realizacji mnożenia zespolonego z użyciem zmodyfikowanego kwadratowego zmodyfikowanego systemu liczbowego (mqrns) oraz jego zastosowanie do wykonania obliczenia motylkowego dft dla podstawy 4. pokazano też wstępne rezultaty implementacji w układzie xilinx fpga.
Year 2009
-
FPGA realization of fir filter in residue arithmetic
Publicationw pracy zaprezentowano realizację fpga przepływowego filtru fir o stałych współczynnikach w arytmetyce resztowej z użyciem 8 5-bitowych modułów o łącznym zakresie liczbowym 37.07 bita. zastosowano formębezpośrednią fir. mnożenia wykonywane są przy użyciu odczytu z pamięci. sumowania w każdym z kanałów są realizowane przy zastosowaniu wielopoziomowej struktury sumatora opartego o 4-operandowe sumatory csa. w stopniu końcowym wykonywane...
-
FPGA realization of the high-speed residue-to-binary converter based on the Chinese Remainder Theorem
Publication...
Year 2008
-
FPGA realization of the high-speed binary-to-residue converter
Publicationprzedstawiono architekturę i realizację w technologii fpga konwertera z systemu binarnego do systemu resztowego. algorytm konwertera oparty jest na podziale słowa wejściowego na segmenty 4-bitowe i następnie obliczeniu reszty liczby reprezentowanej przez dany segment, sumowaniu binarnym przy zastosowaniu csa i redukcji modulo w układzie dwuoperandowego sumatora modulo.
-
High-speed fpga pipelined binary-to-residue converter
Publicationw pracy przedstawiono architekturę przepływowego konwertera z systemu z uzupełnieniem do 2 z systemu binarnego. zastosowano segmentację słowa wejściowego ze wstępną inwersją dla liczb ujemnych. reszty liczb reprezentowanych przez poszczególne segmenty są obliczane poprzez odczyt z pamięci adresowanej binarną reprezentacją segmentu. otrzymane reszty sumowane są w wielooperandowym sumatorze modulo z korekcją reszty dla liczb ujemnych.pracę...
-
RSN reverse converter based on core function
Publicationzaprezentowano nową architekturę konwertera z systemu resztowego do systemu binarnego opartego na funkcji jądra dla modułów 5-bitowego. Zastosowano niekrytyczną funkcję jądra.Obliczanie funkcji jądra jest realizowane przy użyciu chińskiego twierdzenia dla funkcji jądra (CRTCF). Założono także, że jeden z modułów jest potegą 2. Architektura ta umożliwia zmniejszenie złożoności sprzętowej o ok. 12.5% w porównaniu z innymi architekturami...
Year 2007
-
An improved high-speed residue-to-binary converter based on the chinese remainder theorem
Publicationw pracy zaprezentowano nowy szybki konwerter z systemu resztowego do systemu binarnego. Projekcje ortogonalne wyznaczane są przy użyciu funkcji logicznych pięciu zmiennych. Suma projekcji obliczana jest z zastosowaniem drzewa Wallace'a. Wektor sumy i wektor przeniesienia są dzielone na segmenty tak aby liczba reprezentowana łącznie przez obydwa segmenty o młodszych wagach nie przekraczała zakresu systemu resztowego,M. Bity segmentów...
-
Design of a complex multiplier based on the convolution with the use of the polynomial residue number system
Publicationzaproponowano realizację mnożnika zespolonego opartego na algorytmie dekompozycyjnym skavantzosa i stouraitisa. mnożenie zespolone jest wykonywane jako splot 8-punktowy. przedstawiono przykład obliczeniowy i architekturę mnożnika dla małych liczb.
-
High-speed binary-to-residue converter with the reduced input layer
Publicationprzedstawiono architekturę szybkiego konwertera z systemu binarnego do systemu resztowego dla modułów 5-bitowych. Algorytm konwersji oparty jest na dodawaniu binarnym reszt potęg liczby 2 obliczonych modulo m i redukcji modulo m sumy dla poszczególnych modułów bazy systemu resztowego. Warstwa wejciowa konwertera jest redukowana poprzez wykorzystanie wspólnych elementów układu dla odpowiednio zestawionych par modułów.
Year 2006
-
Fast RNS combinational multipliers for small moduli
Publicationzaprezentowano nowe struktury mnożników modulo m oraz mnożników modulom przez stałą dla modułów 5-bitowych. w zaproponowanym algorytmie projektowania zastosowano kolejno redukcję modulo m potęg liczby 2, sumowanie binarne otrzymanych reszt, redukcję modulo do zakresu 2m oraz dwuoperandowe dodawanie modulo m. mnożnik resztowy w proponowanej strukturze posiada mniejsze opóźnienie niż inne znane mnożniki modulo i porównywalny iloczyn...
seen 2787 times