Internet of Things (IoT) systems process signals from various sensors using signal processing algorithms suitable for the signal characteristics. To analyze complex signals, these systems usually use signal processing algorithms in the frequency domain, such as fast Fourier transform (FFT), filtering, and short-time Fourier transform (STFT). In this study, we propose a multi-mode sensor signal processor (SSP) accelerator with an FFT-based hardware design. The FFT processor in the proposed SSP is designed with a radix-2 single-path delay feedback (R2SDF) pipeline architecture for high-speed operation. Moreover, based on this FFT processor, the proposed SSP can perform filtering and STFT operation. The proposed SSP is implemented on a field-programmable gate array (FPGA). By sharing the FFT processor for each algorithm, the required hardware resources are significantly reduced. The proposed SSP is implemented and verified on Xilinxh's Zynq Ultrascale+ MPSoC ZCU104 with 53,591 look-up tables (LUTs), 71,451 flip-flops (FFs), and 44 digital signal processors (DSPs). The FFT, filtering, and STFT algorithm implementations on the proposed SSP achieve 185x average acceleration.
This paper designed a voltage feedback driving circuit to compensate for the characteristic deviation of the Active Matrix Organic Light Emitting Diode driving Thin Film Transistor. This paper describes a stable and fast circuit by applying charge sharing and polar stabilization methods. A 12-inch Organic Light Emitting Diode with a Double Wide Ultra eXtended Graphics Array resolution creates a screen distortion problem for line parasitism, and charge sharing and polar stabilization structures were applied to solve the problem. By applying Charge Sharing, all data lines are shorted at the same time and quickly positioned as the average voltage to advance the compensated change time of the gate voltage in the next operation period. A buffer circuit and a current pass circuit were added to lower the Amplifier resistance connected to the line as a polar stabilization method. The advantage of suppressing the Ringing of the driving Thin Film Transistor can be obtained by increasing the stability. As a result, a circuit was designed to supply a stable current to the Organic Light Emitting Diode even if the characteristic deviation of the driving Thin Film Transistor occurs.
In high radiation fields, gamma cameras suffer from pulse pile-up, resulting in poor energy resolution, count losses, and image distortion. To overcome this problem, various methods have been introduced to reduce the size of the aperture or pixel, reject the pile-up events, and correct the pile-up events, but these technologies have limitations in terms of mechanical design and real-time processing. The purpose of this study is to develop a real-time gamma camera to evaluate the radioactive contamination in high radiation fields. The gamma camera is composed of a pinhole collimator, NaI(Tl) scintillator, position sensitive photomultiplier (PSPMT), signal processing board, and data acquisition (DAQ). The pulse pile-up is corrected in real-time with a field programmable gate array (FPGA) using the start time correction (STC) method. The STC method corrects the amplitude of the pile-up event by correcting the time at the start point of the pile-up event. The performance of the gamma camera was evaluated using a high dose rate 137Cs source. For pulse pile-up ratios (PPRs) of 0.45 and 0.30, the energy resolution improved by 61.5 and 20.3%, respectively. In addition, the image artifacts in the 137Cs radioisotope image due to pile-up were reduced.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.8
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pp.2366-2380
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2024
In this study, a high-speed template matching system is proposed for wafer-vision alignment. The proposed system is designed to rapidly locate markers in semiconductor equipment used for wafer-vision alignment. We optimized and implemented a template-matching algorithm for the high-speed processing of high-resolution wafer images. Owing to the simplicity of wafer markers, we removed unnecessary components in the algorithm and designed the system using a field-programmable gate array (FPGA) to implement high-speed processing. The hardware blocks were designed using the Xilinx ZCU104 board, and the pyramid and matching blocks were designed using programmable logic for accelerated operations. To validate the proposed system, we established a verification environment using stage equipment commonly used in industrial settings and reference-software-based validation frameworks. The output results from the FPGA were transmitted to the wafer-alignment controller for system verification. The proposed system reduced the data-processing time by approximately 30% and achieved a level of accuracy in detecting wafer markers that was comparable to that achieved by reference software, with minimal deviation. This system can be used to increase precision and productivity during semiconductor manufacturing processes.
Kyeongwoo Park;Hyeonjin Sim;Sunhee Kim;Yongwoo Kim
Journal of the Semiconductor & Display Technology
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v.23
no.3
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pp.1-6
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2024
Recent research on embedded systems has become increasingly important due to their central role in high-performance embedded devices, including artificial intelligence, autonomous driving, and energy management technologies. Embedded systems are specialized computer systems designed to perform specific tasks while optimizing performance and minimizing memory usage. RISC-V, an open RISC-based instruction set architecture developed by the University of Berkeley in 2010, is well-suited for these systems. In addition to the base 32-bit integer instruction set, RISC-V supports extensions such as the M-extension for multiplication and division and the C-extension for instruction compression. In this paper, we propose the design of a 32-bit 5-stage pipeline RV32IMC processor aimed at high-performance embedded devices. By incorporating the RV32IMC instruction set, the proposed processor achieves enhanced computational efficiency and reduced code size, making it a strong candidate for energy-efficient, high-performance embedded applications. Furthermore, the design was validated on an Artix-7 field-programmable gate array, demonstrating the processor's feasibility and potential benefits for embedded systems.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.48
no.3
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pp.7-11
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2011
In this paper, we proposed a simple and high-yield printing process for source and drain electrodes of organic thin film transistor (OTFT). The surface energy of PVP (poly 4-vinylphenol) gate dielectric was decreased from 56 $mJ/m^2$ to 45 $mJ/m^2$ by adding fluoride of 3000ppm into it. Meanwhile the surface energy of source and drain (S/D) electrodes area on the PVP was increased to 87 $mJ/m^2$ by treating the areas, which was patterned by photolithography, with oxygen plasma, maximizing the surface energy difference from the other areas. A conductive polymer, G-PEDOT:PSS, was deposited on the S/D electrode areas by brushing painting process. With such a simple process we could obtain a high yield of above 90 % in $16{\times}16$ arrays of OTFTs. The performance of OTFTs with the fluoride-added PVP was similar to that of OTFTs with the ordinary PVP without fluoride, generating the mobility of 0.1 $cm^2/V.sec$, which was sufficient enough to drive electrophoretic display (EPD) sheet. The EPD panel employing the OTFT-backpane successfully demonstrated to display some patterns on it.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.38
no.2
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pp.114-121
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2001
A circuit model for active-controlled field emitter array(ACFEA) as an electron source of active-controlled field emission display(ACFED) has been proposed. The ACFEA with hydrogenated amorphous silicon thin-film transistor(a-Si:H TFT) and Spindt-type molibdenum tips (Spindt-Mo FEA) has been fabricated monolithically on the same glass. A-Si:H TFT is used as a control device of field emitters, resulting in stabilizing emission current and lowering driving voltage. The basic model parameters extracted from the electrical characteristics of the fabricated a-Si:H TFT and Spindt-Mo FEA were implemented into the ACFEA model with a circuit simulator SPICE. The accuracy of the equivalent circuit model was verified by comparing the simulated results with the measured one through DC analysis of the ACFEA. The transient analysis of the ACFEA showed that the gate capacitance of FEA along with the drivability of TFT strongly affected the response time. With the fabricated ACFEA, we obtained a response time of 15$mutextrm{s}$, which was enough to make 4bit/color gray scale with the pulse width modulation (PWM).
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.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.29
no.10A
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pp.1223-1229
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2004
A variable-gain low-voltage low noise amplifier MMIC operating at 5GHz frequency band is designed and implemented using the ETRI 0.5$\mu\textrm{m}$ GaAs MESFET library process. This low noise amplifier is designed to have the variable gain for adaptive antenna array combined in HIPERLAN/2. The feedback circuit of a resistor and channel resistance controlled by the gate voltage of enhancement MESFET is proposed for the variable-gain low noise amplifier consisted of cascaded two stages. The fabricated variable gain amplifier exhibits 5.5GHz center frequency, 14.7dB small signal gain, 10.6dB input return loss, 10.7dB output return loss, 14.4dB variable gain, and 2.98dB noise figure at V$\_$DD/=1.5V, V$\_$GGl/=0.4V, and V$\_$GG2/=0.5V. This low noise amplifier also shows-19.7dBm input PldB, -10dBm IIP3, 52.6dB SFDR, and 9.5mW power consumption.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.25
no.4B
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pp.771-782
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2000
In this paper, an H.263 video codec is implemented by adopting the concept of hardware and software co-design. Each module of the codec is investigated to find which approach between hardware and software is better to achieve real-time processing speed as well as flexibility. The hardware portion includes motion-related engines, such as motion estimation and compensation, and a memory control part. The remaining portion of theH.263 video codec is implemented in software using a RISC processor. This paper also introduces efficient design methods for hardware and software modules. In hardware, an area-efficient architecture for the motion estimator of a multi-resolution block matching algorithm using multiple candidates and spatial correlation in motion vector fields (MRMCS), is suggested to reduce the chip size. Software optimization techniques are also explored by using the statistics of transformed coefficients and the minimum sum of absolute difference (SAD)obtained from the motion estimator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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