請問~Verilog 設計資料排序~

呆頭鴨

請問大大們~
* k- X, [, S5 g1 [我有9筆資料 同時輸入 A1~A9
要如何設計才能達到按照數值大小排序輸出X1~X9
8 P" r. a4 P" {有辦法達到real time輸出嗎?
% P7 B# y2 r* D還起大大們提點

kevin

資料量少的話,用插入排序法則也不錯.
! X7 w% ~  K$ @2 s3 R5 S7 w- z' W
" s1 z" D% z4 w- d7 j1 H假設有九個registers,每個register附帶1個comparator,
每個clk有一筆data input,每個register會比較input data 與 自己register 的值. 假設第n個register 為 Reg_n
if (Reg(n) > Input_value)

4 t5 q; w( W, y! w. r% B: T       Reg(n) <= Reg(n);                   //保持原來的值

else if ((Reg(n)<= In_value)&&( Reg(n-1)<= In_value))

+ I8 x" s2 E1 ?) N3 {       Reg(n)  <= Reg(n-1);             //shift in 前一級的值

else if ((Reg(n)<=In_value)&&( Reg(n-1)> In_value))
     
5 }6 o' s# |& s4 }3 Z      Reg(n)  <=In_value;             //load input value
         
4 o3 k) z. r& P. q2 Y" U1 V3 g- L每個clk 這些 registers array  都是排序好. 一直到最後的input結束,直接輸出第 Reg(5)即是 median value,再 reset all registers.

kokonut

你把A1~A9吃進來後~要先排序處理吧~

  w" t- y8 K9 O. P4 g+ k& C8 c( H! L至於你real time輸出~不太懂你要表達意思~

你可以把你整個架構描述完整點
% Z1 `7 [' \# ?5 e) s
這樣比較好給意見~!!!

呆頭鴨

回復 2# kokonut
* t: E  b3 E2 ?2 j2 r; }. [) N

* |  g' ]% W1 q+ A# V% `* p3 X    是這樣的~我前面是影像讀進來的資料~我要做一個3*3遮罩的 中值濾波器
   所以要將畫面中9個數值做排序後輸出中間的數值
# J" u, h' ]+ k. D# L! O+ l5 `. W因為資料是不斷的進來(暫不考慮使用RAM處理),所以輸出中值的時間只允許1個CLK內完成
大概是這樣子...0.0

masonchung

首先看排序方法
再來看比較器有幾層,還有比較器的寬度

tommywgt

對於3x3的median filter你可以考慮22排序(這是我之前自己用的方法), 只要多排幾次就有答案
2 ^& O. x  t1 j1 x至於real time本來就不是問題, 除非你要在FPGA跑超過300MHz以上的clock rate (就算要跑更高速也是可以的, 只要從演算法著手修改就行了), 用ASIC的話速度就不是重點了.

舉個4進4出的例子:
4 S  n+ Z! w4 Y# Rinput [word length] a[4];
reg [word length] b[4], c[4];
  w. o* t! R  n# W1 x第一次排序
b[0]=min(a[0], a[1]);
b[1]=max(a[0], a[1]);
b[2]=min(a[2], a[3]);
b[3]=max(a[2], a[3]);
第二次排序
c[0]=min(b[0], b[2]); //real minmum
c[1]=max(b[0], b[2]);
c[2]=min(b[1], b[3]);
/ D. t: M0 J/ I, j: Y" Sc[3]=max(b[1], b[3]);//real maximum
第三次修正項
/ o8 x9 ]: C8 R4 Z2 ~d[0]=c[0]; //real minmum
+ V0 K( {7 |+ X! f+ ~" d0 }d[1]=min(c[1], c[2]);
% \( |8 ?$ ]' \" b2 ]. f5 hd[2]=max(c[1], c[2]);
d[3]=c[3];//real maximum
/ Z* W* y/ I; q6 N( O  C' b, N//d[0]~d[3]就是依序小到大的答案
  Y0 \. ~2 V  w
這個方法對你只有拋磚引玉的效果 (照做當然也會成功), 對於median filter, 建議你修改一下這個方法, 並且省略很多不需要的運算 (因為你只需要留下中間值, 其他的值並不需要)

+ s) F. \/ E) T+ f實做的考量
! W0 m7 U" m: m1. 實做上min()跟max()應該是一起做的
if(a>b)
     min = b;
     max = a;
  else
    min = a;
$ n6 @( @; a6 e    max = b;
  Y/ W" q/ T1 J2. 另外實做時, 考慮硬體的複雜度及執行的速度, 適度的修改一定有其必要性.
3. 如果要做adaptive median filter的話, 除了中間值以外要多留下幾個項.
4 \! n- L! m- l$ }% [" |P.S. 用我的方法寫conference paper記得要掛我名字哦...XD

呆頭鴨

4 i9 ~) A! W& f& A" ~
回復 5# tommywgt


' A1 \4 F. k2 Y* x1 C  [; Q    謝謝大大熱心分享
我目前的做法是這樣的,提出來給大家研究討論一下.....
我將輸入的9筆資料 拆成3段來做 假設輸入是1~9 順序是 5 9 6 7 8 2 1 3 4
2 _  l+ }& C$ a- w% C. J則想像成
# W1 [3 E9 [# B5 @7 [/ q. t$ q/ W5 9 6
7 8 2
1 3 4
不過要先完成一個輸入 3筆資料 可以將之按大小排列輸出的小程式,這邊簡稱R
將3段數值分別丟入R 得到
" ^" b! q6 z* p! O* ^5 6 9
2 7 8
* E  Y+ }: u, U) ]1 3 4
% I: m& Z, Y) o/ {& c. |這時候再將 垂直列的3筆丟入R可得到
1 2 5
( u0 L) B; R- M, ?& x& S  {, d3 6 7
4 8 9  (這邊為了方便辨識 所以排橫的 值的橫的沒差@@)
7 d3 z5 K1 c; ]/ j+ v& U0 r2 R  ?
最後一步驟~將右上至左下的3筆資料丟入R 重新排列後再輸出~可得到
  I  u7 |4 ]. l0 c/ @# n- y1 2 4
3 5 7
0 O) g7 D# ]3 J  ~1 L0 `- d6 8 9
1 p+ }7 k, ^8 N  s# d9 `; Z這時候可以發現
中間的數值確實是9筆資料按大小排列後的中值(5)
* ], ]" T# ?- C! B/ r8 `雖然其於8筆資料未必有造大小排列,不過目前測 中值的部份還沒算到有問題的...

tommywgt

啪啪啪
其實你的想法已經跟我的想法是一樣的了, 我想已經你知道我一開始講的那個方法的最大問題了
最大問題在於, 第二次的結果只保証最大值及最小值是對的, 對於修正項, 需要更多的運算
當亂度能包含所有的項時, 答案一定是對的
0 ~1 e. B/ S; V8 U) n+ `所以關鍵就在於如何用最少的運算次數達到最大的亂度.
2 u2 ?$ B% I& E' Y5 J1 K左上到右下不用再算的理由是, 左上一定是最小值, 右下一定是最大值, 所以根本不用算
" A# D% P" t' Q) r+ w; v1 _所以在最大的亂度中, 8-1=7次應是最多的運算了,

! I0 D) [$ C% g9 q! T2 K* g$ }6 U有人有更佳解嗎?

呆頭鴨

回復 8# kevin
6 s/ {+ T( j$ J- S$ O2 D
) u' D9 W: S4 B7 \' c& x! H" `
    大大的方法真不錯~ 我怎麼沒有想到呢XD....

masonchung

桶米版大 真是太棒嚕

tommywgt

沒聲大大, 其實大家都很棒啊.

alita

我覺得 對於3x3的median filter
3 w- ^0 a; u8 x7 `/ Z22排序 看起來是不錯的做法, 1 clock 即可做完.