• 한국항행학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.298-306
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• 2011

본 논문은 팩시밀리를 위한 이진 영상 압축 표준인 JBIG2의 주요 구성모듈의 하나인 심벌 ID 코드 길이 부호화를 위한 런코드 부호기 IP를 하드웨어로 설계구현에 관한 것이다. VHDL코드 생성 및 하드웨어 합성을 위해서 ImpulseC Codeveloper와 Xilinx ISE/EDK 프로그램을 사용하였다. 합성된 하드웨어는 Xilinx사의 ML410 개발보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 성능평가를 수행하였다. 합성된 하드웨어가 FPGA에서 차지하는 면적은 전체 slice의 13%를 차지하였다. 동작 검증을 위해 Active HDL 툴을 이용하여 각 IP에 대한 파형 검증을 수행한 결과 정상 동작함을 확인함으로써 하드웨어로의 구현에 적합성을 확인하였다. 아울러 ML410 개발보드 상에서 Microblaze CPU를 이용해 소프트웨어로만 수행한 경우와 동작 속도를 비교 한 결과, 구현된 하드웨어는 40배 이상의 빠른 처리 속도를 나타내었다. 구현된 하드웨어와 연동된 소프트웨어 모듈로 표준 CCITT문서를 압축한 결과 정상적으로 동작함을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.104-109
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• 2018

본 논문에서는 국내 표준으로 제정된 ARIA 알고리즘을 High Throughput을 위한 하드웨어 구조를 제안하고 구현하였다. 치환 계층의 고속 처리를 위하여 ROM table 구성과 라운드 내부의 파이프라인 방식을 이용하며, 12 라운드를 확장된 구조로 설계하여 병렬 특성을 활용 가능한 설계 방법을 제안한다. 본 논문은 VHDL을 이용하여 RTL 레벨로 설계 되었으며, 합성 툴인 Synplify를 이용하였으며, 시뮬레이션을 위해 ModelSim을 이용하였다. 본 논문에서 제시한 하드웨어 구조는 Xilinx VertxeE Series 디바이스를 이용하였으며 68.3 MHz의 주파수 및 674Mbps의 Throughput을 나타낸다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.831-835
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• 2020

HLS는 C/C++ 언어로 기술된 소스 코드로부터 자동으로 HDL 코드를 생성하므로 타이밍이나 제어가 간단하고 하드웨어 구조를 쉽게 변경할 수 있어 FPGA 시스템 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 Xilinx사의 Vivado HLS를 이용하여 텔레메트리 표준 106-17 LDPC 부호기를 설계할 때 간단한 코드 수정으로 목적에 맞는 구조 변경의 용이함을 보이고 Spartan-7 xc7s100 디바이스를 타겟으로 합성하여 throughput과 하드웨어 복잡도 등의 결과를 비교하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.10-14
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• 2021

본 논문에서는 기존 CIE1931 색 좌표계를 이용한 색상 보정 연산의 복잡성을 개선한 하드웨어를 제안한다. 기존 알고리즘은 연산 과정에서 큰 비트 수를 계산하기 위해 사용되는 4-Split Multiply 연산으로 인해 하드웨어가 커지는 단점이 있다. 제안하는 알고리즘은 기존 알고리즘의 정의된 R2X, X2R 연산을 미리 계산하여 하나의 행렬로 만들어 영상에 적용함으로써 연산량 감소와 하드웨어 크기 감소가 가능하다. Verilog로 설계된 하드웨어의 Xilinx 합성 결과를 비교함으로써 하드웨어 자원 감소와 4K 환경 실시간 처리를 위한 성능을 확인할 수 있다. 또한, FPGA 보드에서의 실행 결과를 제시함으로써 하드웨어 탑재 동작을 검증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.1-6
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• 2020

본 논문에서는 효율적인 AES 암호화를 위한 곱셈역원 연산기인 S-Box 설계를 제안한다. 제안한 방법은 먼저, 합성체 기반의 개선된 S-Box 모듈을 설계하고, 다단 파이프라인(multi-stage pipeline) 구조의 S-Box의 성능을 평가한다. 제안하는 S-Box 모듈에서의 곱셈역원 연산은 조합 논리로 구성되기 때문에 하드웨어 부담이 감소되고 처리 속도가 개선된다. 논리합성을 통하여 3-단 파이프라인 구조의 S-Box 의 경우, 기존 방법과의 연산속도 비교에서 약 28% 정도 개선됨을 보인다. 본 논문에서 제안한 개선된 S-Box는 Verilog-HDL을 사용하여 혼합 레벨에서 모델링을 행하였으며, Xilinx ISE 14.7툴을 사용하여 Spartan 3s1500l FPGA 상에서 합성을 수행하였다. 그리고 타이밍 시뮬레이션(ModelSim PE 10.3 사용)을 통하여 설계된 S-Box가 정상적으로 동작함을 확인하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.62-74
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• 2008

본 논문에서는 전파천문용으로 사용하기 위한 대칭형 디지털 필터 코어의 설계를 제안한다. 본 논문에서는 Xilinx사의 Virtex-4 SX55 모델의 FPGA칩을 기반으로 한국우주전파관측망(Korean VLBI Network; KVN)의 자료획득시스템에서 요구하는 FIR 필터 코어의 기능을 VHDL 코드로 설계하였다. 본 논문에서 설계한 디지털 필터는 디지털 필터계수를 공유하여 시스템의 효율을 증대시킨 대칭형 구조(Symmetric Structure)를 갖는다. 대칭구조의 디지털 필터(Symmetric FIR Filter Unit; SFFU)는 제한된 시스템 클록을 이용하여 데이터의 처리를 효과적으로 수행하기 위해 병렬처리 방법을 사용한다. 따라서 본 논문에서는 SFFU의 효율적인 설계를 위해 전체적인 IP core의 합성 및 실험에는 통합 합성 소프트웨어 ISE Foundation을 사용하였으며, GUI 환경이 뛰어난 core generator를 활용하였다. 설계한 디지털 필터 코어의 합성 결과, 최대 동작 주파수는 260MHz를 약간 상회하는 수준까지 달성하였으며, 슬라이스, LUT 등의 리소스 사용량은 40% 이하임을 확인하였다 또한 Mentor Graphics사의 Modelsim 6.la 버전을 이용하여 SFFU(Symmetric FIR Filter Unit)의 시뮬레이션을 수행한 결과, 오류 없이 작동하는 것을 확인하였다. SFFU의 기능을 확인하기 위하여 추가적으로 Matlab을 이용하여 의사 신호를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션과 설계한 디지털 FIR 필터의 비교실험결과에서 FIR 필터의 기능을 수행하고 있음을 확인할 수 있어 본 논문에서 FPGA와 VHDL을 이용하여 설계한 대칭구조의 디지털 FIR 필터의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권9호
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• pp.53-58
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• 2006

버텍스 쉐이더는 fixed function T&L(Transform and Lighting) 엔진의 유연성을 향상시키고, 이전보다 다양한 3D 그래픽 효과를 표현하기 위하여 설계되었다. 본 논문의 쉐이더는 DirectX 8.1 의 Vertex Shader 1.1 과 OpenGL ARB에 기초하여 설계하였다. 버텍스 쉐이더는 벡터 연산을 위하여 4개의 ALU로 구성된다. 작은 면적의 저전력 설계를 위하여 32비트 부동소수점 데이터 형식을 24비트 데이터 형식으로 대체하였다. 버텍스 쉐이더 코어의 동작 검증을 위하여 Xilinx Virtex2 300M gate 모듈을 사용하였다. 시납시스 합성결과 TSMC 0.13um 공정에서 115MHz의 주파수로 동작가능하고, 12.5M Polygons/sec 의 연산성능을 보였다. 버텍스 쉐이더 코어의 면적은 동일 공정에서 11만 게이트를 차지한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.68-75
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• 2011

최근 주변 장치의 성능은 사용자들이 요구하는 멀티미디어 데이터를 충족하기 위해 급속히 증가하고 있으며 고성능 장치에 실시간으로 데이터를 제공하기 위해 주변 장치의 인터페이스는 넓은 대역폭과 높은 전송속도가 필요하게 되었다. PCI Express는 고속의 직렬 전송 인터페이스로 이전의 PCI와 PCI-X와 상호 호환이 되는 인터페이스이다. 본 논문에서는 직렬 링크 방식의 주변 장치 통합 인터페이스 설계하였다. TC/VC 매핑 기법과 VC 중재 기법을 사용해 우선순위에 의한 패킷 전송이 가능하도록 하였고, 4개의 레인을 사용하여 패킷을 전송하도록 하였다. Verilog HDL을 사용하여 인터페이스를 설계하였고 이를 Modelsim으로 검증하였다. FPGA 검증은 Xilinx ISE와 SPARTAN XC3S400을 사용하였으며 합성은 Synopsys Design Compiler를 사용하여 검증하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.483-492
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• 2013

SURF는 영상의 특징점을 추출하고 서술자를 생성하는 알고리즘으로 객체인식 및 추적, 파노라마 이미지 생성 등 여러 영상처리 시스템에 응용되고 있다. SURF 알고리즘은 영상의 크기, 회전, 시점 등의 변화에 강인한 특징을 갖지만 복잡하고 반복적인 연산이 많아 실시간 처리가 어렵다. 실제 PC(Pentium, 3.3GHz) 환경에서 1000개 정도의 특징점이 추출되는 VGA($640{\times}480$) 해상도의 영상을 이용하여 실험한 결과 특징점 추출 및 서술자 생성에 총 240ms 이상이 걸려 약 4frame/sec로 실시간 처리가 불가능한 것을 확인하였다. 본 논문에서는 SURF 알고리즘의 메모리 접근 패턴을 분석하여 라인 메모리를 효율적으로 구성해 메모리 사용을 최소화하고 반복적으로 수행되는 연산을 병렬처리 하는 방법으로 하드웨어를 설계하였다. 하드웨어 설계 검증 결과 Xilinx사의 Virtex5LX330 FPGA를 타겟으로 합성 시 101,348LUTs(66%)와 1,367KB의 내부 메모리를 사용하고, 100MHz 동작 클록에서 30 frame/sec로 실시간 처리가 가능함을 볼 수 있었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.206-211
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• 2005

본 논문에서는 블루투스 기저대역에 적용하기 위한 상관기와 액세스 코드 생성모듈의 설계에 대해 다룬다. 상관기와 액세스 코드 생성 모듈은 블루투스 유닛 사이의 연결설정과 패킷판별, 클록 동기화를 수행한다. 상관기 모듈은 1Mb/s 전송속도를 가지는 입력신호에 대해 슬라이딩 윈도우 상관을 취하여 유용한 패킷판별과 클록 동기화를 행하며, 그 구성은 Wallace tree 구조의 CSA(Carry Save Adder)와 임계 값 판별기로 구성된다. 액세스 코드 생성모듈은 블루투스 표준안에서 제시한 4단계의 생성과정에 따라 설계하였으며 BCH(Bose-Chadhuri-Hocquenghem)순회 부호기(cyclic code)와 제어장치로 구성된다. 의사 랜덤 시퀀스는 동기화 문제를 해결하기 위해 임의의 저장장치에 저장된 형태로 사용하였다. 본 논문에서 제시한 상관기와 액세스 코드 생성모듈은 하드웨어 묘사언어인 VHDL로 설계되었으며 시뮬레이션 및 테스트를 위해 Xilinx FPGA를 사용하여 검증하였다. 설계된 회로의 합성결과는 치대 4.689ns의 임계지연과 최대 7-bit까지의 상관허용 오차를 보여준다.