請問~Verilog 設計資料排序~

呆頭鴨

請問大大們~
我有9筆資料 同時輸入 A1~A9
8 P3 R1 y0 P3 u& q/ x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?
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,
3 e1 m& M8 v: {( A6 s. W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)
" E! K, ^5 c+ S  r/ E4 K" F
- d% t( e+ I3 j- |9 r- a       Reg(n) <= Reg(n);                   //保持原來的值

else if ((Reg(n)<= In_value)&&( Reg(n-1)<= In_value))
7 ^0 K/ p. G4 X$ B2 t, `
' h# ^+ _7 ~8 R& ?6 [( U. C       Reg(n)  <= Reg(n-1);             //shift in 前一級的值

: ]" F) O2 B3 ]else if ((Reg(n)<=In_value)&&( Reg(n-1)> In_value))
     
& [% r' Y! ~; r& q      Reg(n)  <=In_value;             //load input value
         
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

1 Y/ ]; ~4 w4 i; w! P* u這樣比較好給意見~!!!

呆頭鴨

回復 2# kokonut

1 s7 u) d+ L" O: e( j( U4 d$ @
    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
. `& ~' y1 h3 M2 v   所以要將畫面中9個數值做排序後輸出中間的數值
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
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.
$ _+ E5 n2 k7 I" L  `4 H
9 {. H# ~9 o* y/ o- J& Y6 G舉個4進4出的例子:
5 P1 m  f1 G- C5 |2 _input [word length] a[4];
reg [word length] b[4], c[4];
第一次排序
% L; T" t0 s" `" E8 j# Fb[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
3 L+ D8 ~9 M& A" @0 U" |! bc[0]=min(b[0], b[2]); //real minmum
c[1]=max(b[0], b[2]);
: d0 y) f$ H/ ]& U9 Bc[2]=min(b[1], b[3]);
c[3]=max(b[1], b[3]);//real maximum
* m) h! \* ~/ W2 Y) H1 B+ [4 ^第三次修正項
( ^- I( Q" K0 `5 p/ ?+ X3 l6 sd[0]=c[0]; //real minmum
d[1]=min(c[1], c[2]);
1 X" W7 ~5 k, b! a, bd[2]=max(c[1], c[2]);
d[3]=c[3];//real maximum
1 w8 d, q* m' D3 Z' g; {+ X1 i//d[0]~d[3]就是依序小到大的答案
/ w6 E. B% @( R/ D0 S6 B3 e
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
1. 實做上min()跟max()應該是一起做的
% D3 |4 B$ S" i0 h- } if(a>b)
( l$ \+ T' s+ s, w     min = b;
7 x/ k2 G/ X( ^7 V9 h2 |     max = a;
) }% P( B: R4 T' {! g  else
    min = a;
6 N! }& x  w: Z    max = b;
& ]2 I. X; j% L" C' Q0 h& F/ ]) }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.
2 a( y- E) L9 T3. 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

( Y, c+ ?' y0 T# i: x: T回復 5# tommywgt
" b+ ^1 R+ i3 l1 ~- B9 k, N) J
' J1 L, |: h7 X- L  _; Y
    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.....
5 [7 _: ?5 m9 s0 }& \" x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
7 r) n/ n7 r! I. R; r4 S5 9 6
5 z& I6 S" b9 a. m; Y' n! F7 8 2
  _+ {! L% ?" e" @+ B1 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
- @6 M7 |+ T2 X* C  J' Y* i5 6 9
2 7 8
; |4 D. `. [2 H% B/ L1 3 4
這時候再將 垂直列的3筆丟入R可得到
% U5 v$ h! E8 O' h. {1 2 5
3 6 7
  a0 Q9 n# k" U7 A& Z' k8 }& t7 o: N4 8 9  (這邊為了方便辨識 所以排橫的 值的橫的沒差@@)
4 B2 D! u2 v! N& m. R# j
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
& q/ I. {' u' d) ]  P& t1 2 4
! [- _  k8 ^# V! Q, a3 5 7
5 q' _1 j+ H- B1 F6 8 9
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
5 a" k9 M! x3 B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.
) O- j1 @6 i5 N; r5 F# z, O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,

有人有更佳解嗎?

呆頭鴨

回復 8# kevin
; M0 n0 \' S. L; ?/ p# M( Y

    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
* s  w4 i$ d5 u: k' F3 v22排序 看起來是不錯的做法, 1 clock 即可做完.