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LocoFloat: un formato de punto flotante de bajo costo para FPGAs.: Aplicación a simuladores HIL

Autores: Sanchez, Alberto; de Castro, Angel; Martínez-García, Maria Sofía; Garrido, Javier

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

LocoFloat: un formato de punto flotante de bajo costo para FPGAs.: Aplicación a simuladores HIL


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Diseño digital
Aritmética
Recursos de hardware
Aplicaciones en tiempo real
Punto fijo
Punto flotante IEEE-754

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Una de las decisiones principales al hacer un diseño digital es qué aritmética se va a utilizar. La aritmética determina los recursos de hardware necesarios y la latencia de cada operación. Esto es especialmente importante en aplicaciones en tiempo real como HIL (Hardware-in-the-loop), donde se logra una simulación en tiempo real de un convertidor de potencia de planta, sistema mecánico o cualquier otro sistema complejo. Mientras que un punto fijo obtiene implementaciones óptimas, utilizando considerablemente menos recursos y permitiendo pasos de simulación más pequeños, su uso está muy restringido a aplicaciones muy específicas, ya que el esfuerzo de diseño es bastante alto. Por otro lado, el punto flotante IEEE-754 puede tener problemas de resolución en el caso de la versión de 32 bits y un uso excesivo de hardware en el caso de la versión de 64 bits. Este documento presenta LOCOFloat, un formato de punto flotante de bajo costo diseñado para aplicaciones de FPGA. Sus características clave son la normalización suave de los resultados, utilizando campos de significando y exponente en complemento a dos. Este documento muestra la implementación de la suma, resta y multiplicación del formato propuesto. Ambas versiones IEEE-754 y LOCOFloat se comparan en este documento, implementando un modelo HIL de un convertidor buck. Aunque el ejemplo de aplicación es un simulador HIL, otras aplicaciones podrían beneficiarse del formato propuesto. Los resultados muestran que LOCOFloat es tan preciso como el punto flotante de 64 bits, mientras reduce el uso de bloques DSP en .

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