請問~Verilog 設計資料排序~

呆頭鴨

請問大大們~
3 Z" C2 m2 U1 Q, Y2 J4 g$ t9 {我有9筆資料 同時輸入 A1~A9
% V  x( U9 o1 W要如何設計才能達到按照數值大小排序輸出X1~X9
有辦法達到real time輸出嗎?
# \+ t/ a3 i& p; ]還起大大們提點

kevin

資料量少的話,用插入排序法則也不錯.
8 @4 I" \# {" H6 p) B2 r% q
/ a7 ~: w9 b$ [# n) p+ y假設有九個registers,每個register附帶1個comparator,
, _0 r; v: {6 z: L$ V. n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)
5 J' A) {5 g. [6 S0 o0 K
3 Y# M/ n; E& L) Y! T; `9 c       Reg(n) <= Reg(n);                   //保持原來的值

9 A, Z% }5 S  c. ~. Selse if ((Reg(n)<= In_value)&&( Reg(n-1)<= In_value))

       Reg(n)  <= Reg(n-1);             //shift in 前一級的值
/ Q% p# I  N0 [: Z
/ k4 k! V" E1 C1 s2 welse if ((Reg(n)<=In_value)&&( Reg(n-1)> In_value))
/ g# y& m5 k( U     
      Reg(n)  <=In_value;             //load input value
         
$ B7 P* O$ _! n+ r* {9 h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~
( _9 e" x  x! U+ q3 E
- ?( P2 A; o5 ~至於你real time輸出~不太懂你要表達意思~

) A. ?4 g# [" {3 S. Y( N8 P你可以把你整個架構描述完整點

" P9 {8 y* A9 n. p( P  Y這樣比較好給意見~!!!

呆頭鴨

回復 2# kokonut

8 b7 P3 R: d0 {
    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
- K1 z2 A: u7 e$ ^% A* r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
6 D* ~9 G& ~6 I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
! d$ N- r* |* y4 s& L$ L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.
: D, Q4 _6 ^# W$ A/ O
& h' T  Y# x, P3 `  K9 P. l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
- i7 Q' O! }# N) fb[0]=min(a[0], a[1]);
5 g3 S" y3 M% m' @  U# ~+ tb[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]);
c[3]=max(b[1], b[3]);//real maximum
第三次修正項
7 _$ E* S. B) F8 id[0]=c[0]; //real minmum
d[1]=min(c[1], c[2]);
8 Q; P( {* X7 d- sd[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
' O# p: ]0 z# G" m
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)

" N+ e% ]' q/ d; a9 X% S7 B實做的考量
1. 實做上min()跟max()應該是一起做的
if(a>b)
1 n$ r7 i0 Y: m9 X' l     min = b;
; s( I  x) [7 U1 G+ @" q  q     max = a;
" m7 `& w, Y' u6 O  else
/ f/ G, @5 o0 C8 q) [3 n    min = a;
1 A$ X  _% J/ @) E; n% R& N    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.
7 p; ~+ B8 p5 x" D3. 如果要做adaptive median filter的話, 除了中間值以外要多留下幾個項.
P.S. 用我的方法寫conference paper記得要掛我名字哦...XD

呆頭鴨

8 W# E$ m) f' x" N/ V
回復 5# tommywgt
4 V8 Z5 R5 M" V

    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
則想像成
5 9 6
$ v& f- Q4 C4 k, V7 8 2
1 3 4
' n, N* ~" H7 y( l( ^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
* d2 P5 r" o( o) z# R5 }將3段數值分別丟入R 得到
5 6 9
5 C; Y2 y8 H8 y$ r3 \2 7 8
1 3 4
這時候再將 垂直列的3筆丟入R可得到
1 2 5
2 r- {+ v! `/ L; `2 t8 ~' l# Y3 6 7
1 [4 H0 Y2 L' U; {  n" [2 n/ @4 8 9  (這邊為了方便辨識 所以排橫的 值的橫的沒差@@)

6 t2 _+ g- n% ^# X, V3 _- g$ \/ ]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
1 2 4
3 5 7
6 8 9
( p) q8 j4 H& w- A5 Q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
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.
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,

! a/ K  b/ T! S& X/ e+ |* b有人有更佳解嗎?

呆頭鴨

回復 8# kevin
9 j3 \8 M0 t3 x: l: q0 S% x

    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
$ h- h2 @5 E- p  [5 K2 D7 _22排序 看起來是不錯的做法, 1 clock 即可做完.