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
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
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 .
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 .