請問~Verilog 設計資料排序~

呆頭鴨

請問大大們~
+ l- K2 j9 J! I: x4 e- Z我有9筆資料 同時輸入 A1~A9
: e; ^1 a, [' T, j  F& j$ k要如何設計才能達到按照數值大小排序輸出X1~X9
* G8 w- {6 }  Q. ]- h* G有辦法達到real time輸出嗎?
還起大大們提點

kevin

資料量少的話,用插入排序法則也不錯.

假設有九個registers,每個register附帶1個comparator,
2 j! z% ~' l. w1 A, r3 R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
0 @( @3 {4 o; f: @/ S7 g7 J5 j- T3 cif (Reg(n) > Input_value)
0 W1 e/ T& u+ Y2 |! l$ E4 c; t
       Reg(n) <= Reg(n);                   //保持原來的值

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

       Reg(n)  <= Reg(n-1);             //shift in 前一級的值

: o% n. e$ H, Belse if ((Reg(n)<=In_value)&&( Reg(n-1)> In_value))
5 V" I$ L* R( M- r. R. m3 {% G     
4 |9 u1 z! U+ Q; [! y2 [      Reg(n)  <=In_value;             //load input value
& ^4 @$ {, e# O- x$ ~         
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~

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

這樣比較好給意見~!!!

呆頭鴨

回復 2# kokonut

& d  M3 ^: L, k& @
' Q! K8 c5 ?: U, p# T5 B    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
- y0 i' i, S# V   所以要將畫面中9個數值做排序後輸出中間的數值
4 {$ D! X8 G, j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
$ }/ o7 p. v( o: C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:
input [word length] a[4];
reg [word length] b[4], c[4];
第一次排序
$ U4 [8 E8 O5 K. T( |, T: ob[0]=min(a[0], a[1]);
& ?( @  h6 z, e2 w% w5 Rb[1]=max(a[0], a[1]);
b[2]=min(a[2], a[3]);
7 x, d4 i2 K& Db[3]=max(a[2], a[3]);
) J6 q, o* [3 H# Z+ s  `3 q第二次排序
# ~4 Z. ^' `7 m- Z  jc[0]=min(b[0], b[2]); //real minmum
c[1]=max(b[0], b[2]);
. y% E) G- ?3 V+ I0 t3 hc[2]=min(b[1], b[3]);
0 E/ a) m9 M# x' T" \# A: x6 Cc[3]=max(b[1], b[3]);//real maximum
5 m6 U6 A2 M) n6 }; {( b7 S5 C第三次修正項
d[0]=c[0]; //real minmum
# D0 ]  N; l2 ^. w$ V& Z" Zd[1]=min(c[1], c[2]);
. Q' N  o* g6 i8 c8 g" ?* [, `2 jd[2]=max(c[1], c[2]);
d[3]=c[3];//real maximum
//d[0]~d[3]就是依序小到大的答案
( u! i3 I# T* S! `2 r
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)

實做的考量
( ]$ C1 z5 A# N( v& K8 l1. 實做上min()跟max()應該是一起做的
. y" ?" p% m# M if(a>b)
     min = b;
: k7 M3 D  o9 z9 ?' n     max = a;
  else
1 v( `5 s% f, x5 x    min = a;
    max = b;
2. 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.
0 v& }3 h: l0 J# V( q; A) @( L$ GP.S. 用我的方法寫conference paper記得要掛我名字哦...XD

呆頭鴨

' [5 |6 r, b: R6 }' u# w回復 5# tommywgt

* Q5 ~" S9 N0 \/ J( B
    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.....
0 @  _' j$ l+ y% m5 @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
則想像成
5 9 6
7 8 2
1 3 4
1 g4 P& l0 v1 d& ]/ U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
% T5 R6 U. |  t/ Z; R: s5 6 9
2 7 8
1 3 4
' l, Z9 U' ^5 t" p# G+ t2 |這時候再將 垂直列的3筆丟入R可得到
1 2 5
, p1 H; H: _4 ^. \3 6 7
8 P, f) A' D4 d. A% J4 8 9  (這邊為了方便辨識 所以排橫的 值的橫的沒差@@)
; F2 m/ ^8 @7 e  Q+ n
0 M- Y1 T! [+ Z7 x7 l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
% T9 {& R; a  C0 u: ^7 b1 2 4
3 5 7
8 d& |# P+ A- s) z& ~6 8 9
) `) I: [5 r: X( ]8 X4 ~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)
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
$ ~2 @# J$ E: K( B+ v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
所以關鍵就在於如何用最少的運算次數達到最大的亂度.
8 s6 ?0 @+ |. r2 r! ^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
所以在最大的亂度中, 8-1=7次應是最多的運算了,

* |2 \' P: J1 q8 e) x有人有更佳解嗎?

呆頭鴨

回復 8# kevin


    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
0 k! t- {& b2 B: M2 H; V8 |22排序 看起來是不錯的做法, 1 clock 即可做完.