CN110415163A - 用于sar成像的数据矩阵转置方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,属于SAR成像技术领域。其中,用于SAR成像的数据矩阵转置方法,其特征在于,所述方法包括:将数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用分块子矩阵方法对DDR存储器数据进行访问,使得对矩阵中行数据和列数据的访问达到一种均衡状态,利用三维地址映射提高数据访问效率,降低转置功能实现难度。
Description
技术领域
本发明涉及SAR成像技术领域,尤其涉及一种用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置。
背景技术
合成孔径雷达(SAR)实时成像处理对***处理速率有着严格的要求,随着数据量的增大,处理规模的增加,使得中央处理器(CPU)难以满足SAR实时成像要求,现场可编程门阵列(FPGA)内部含有大量的LUT、DSP、RAM等资源,具有运算速度快的优点,被广泛的应用于SAR实时成像处理中。
SAR实时成像涉及到大规模的数据处理,庞大的数据无法直接存放在FPGA内部的存储单元中,而必须外接大容量存储器。双倍数据速率同步存储器(DDR)具有速度快、容量大、性能稳定等优点,作为FPGA的外置存储器,被广泛的应用于雷达实时信号处理。雷达实时信号处理除了包括复杂数据运算外还包括大规模数据矩阵转置读写操作。DDR的读写步骤为“行打开-数据访问-行关闭”。在行打开前需要进行行激活操作,在行关闭前需要进行预充电操作,在行激活和预充电的过程中,无法对DDR数据进行访问。而在数据矩阵频繁的转置操作中,需要对DDR进行大量的跨行数据访问操作,进而影响了DDR的访问效率,增加了数据矩阵转置操作时间。
DDR是基于突发长度(BURST)方式进行数据读写,每次写入或者读取数据都会操作一个BURST,即连续访问4、8或者16个数。传统数据矩阵转置方法在进行DDR列操作时,每次都要读出一个BURST长度数据,以BURST长度为8为例数据读出形式如图1所示,图1为BURST为8时,数据矩阵转置读取操作流程,SAR成像处理对数据访问有精度要求即每次只能处理一列数据,剩余数据将被丢弃,这种传统的DDR读取方式不仅影响成像效率,还会造成存储资源浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面,提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置
方法,所述方法包括:
将所述数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;
依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。
在一些实施例中,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据DDR的BANK中的一行。
在一些实施例中,将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中,包括:
将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入所述DDR中的一个BANK中的一行;
将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入所述DDR中的不同BANK中。
在一些实施例中,所述每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到所述存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一行分块子矩阵的BANK首地址为0。
在一些实施例中,依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中,包括:
依次在所述DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
将所述读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
根据本发明的另一个方面,提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置装置,所述装置包括:
分块单元,用于将数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
输入单元,将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;
转置单元,用于依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
输出单元,用于输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。
在一些实施例中,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据DDR的BANK中的一行。
在一些实施例中,所述输入单元包括:
行输入子单元,将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入所述DDR中的一个BANK中的一行;
BANK输入子单元,将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入所述DDR中的不同BANK中。
在一些实施例中,在BANK输入子单元中,所述每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到所述存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一个分块子矩阵的BANK首地址为0。
在一些实施例中,所述转置单元包括:
读取子单元,用于依次在DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
存储子单元,用于将所述读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出,本发明用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分:
(1)本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用分块子矩阵方法对DDR存储器数据进行访问,使得对矩阵中行数据和列数据的访问达到一种均衡状态,提高了行数据访问效率,利用三维地址映射降低转置功能实现难度;
(2)本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用跨BANK的DDR数据访问方式,大大降低了矩阵中行数据的跨行访问带来的行激活和预充电的效率损失,提高数据读写效率;
(3)本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用QDR对经DDR转置出的行数据进行处理,提了高数据访问精度,避免了数据的浪费,提高了数据的利用率;
(4)本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用DDR结合QDR的数据访问方式,提高了存储资源的利用率。
附图说明
图1为传统SAR成像的数据矩阵转置方法在进行DDR列操作时,BURST为8时,数据矩阵转置读取操作流程;
图2为本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的数据矩阵分块存入DDR3过程的示意图;
图4为本发明实施例提供的BANK为8时,分块子矩阵与BANK的映射关系图;
图5为本发明实施例提供的BURST为8时,从DDR读取的列数据转置存入QDR,再由QDR转置输出的工作流程图;
图6为本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明作进一步的详细说明。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置方法,如图2所示,所述方法包括:
S11,将数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
S12,将分块子矩阵中的数据按分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入述DDR中的不同BANK中;
S13,依次从DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
S14,输出QDR中的单列数据,用于SAR成像。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法和装置,利用分块子矩阵方法对DDR存储器数据进行访问,使得对矩阵中行数据和列数据的访问达到一种均衡状态,提高了行数据访问效率,利用三维地址映射降低转置功能实现难度。
进一步的,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据DDR的BANK中的一行,并且子矩阵的行列数尽量均衡,优选的,为一方阵,这样可以使跨行访问次数最少,减少转置数据访问时的跨行的效率损失,提高转置数据访问的效率。
在一具体实施例中,假设将数据矩阵分为为m行n列的分块子矩阵,并将m行n列的分块子矩阵存入MT41K1G8型号的DDR3中,MT41K1G8型号的DDR3每行有2K个存储单元,则m*n=2048,根据上述的分块原则:当数据写入DDR时,由于数据输入是按数据矩阵一行一行的按行输入,不是按分块子矩阵的方式输入的,如图3所示,将第一个分块子矩阵A(0,0)的第一行存入DDR中的X行后,将第二个分块子矩阵A(0,1)的第一行存入DDR中的另一行,直到将A(0,N-1)的第一行的数据存入DDR中的Y行后,再输入数据矩阵的下一行分块子矩阵,所以将A(0,0)的第二行存入DDR的X行时,需要将写指令从Y行跨回X行,需要一次跨行操作,所以将分块子矩阵存完需要跨行m次,所以将X行的A(0,0)的列数据全读出需要n次跨行,所以当m=32,n=64或n=32,m=64时,对数据进行访问时跨行的次数即将分块子矩阵的数据存入DDR中的一行加上从该行读取分块子矩阵数据所需跨行次数最少,为32+64=96次。设跨行次数为C,对于不同型号的DDR,可以根据公式C=m+n=m+column/m,求出使C最小时m和n的值。
进一步的,步骤S12,包括:
将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入DDR中的一个BANK中的一行;
将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入DDR中的不同BANK中。
其中,每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一行分块子矩阵的BANK首地址为0。
在一具体实施例中,如图4所示,将每行分块子矩阵的每个分块矩阵按顺序存入DDR的不同BANK中:设图中的N=16,BANK为8个,将第一行分块子矩阵行A(0,0)~A(0,N-1),按0~7的顺序存入8个BANK中,刚好两个循环,此时A(0,0)存入BANK0,A(0,1)存入BANK1,按此顺序依次将分块子矩阵存入DDR的不同BANK中,使得A(0,7)存入BANK8,中,A(0,16)最终也存入BANK8;然后将第二行分块子矩阵行A(1,0)~A(1,N-1),按0~7的顺序存入8个BANK中,同样两个循环,此时,A(1,0)存入BANK1,A(1,1)存入BANK2,依次存入其他分块子矩阵,使得A(1,6)存入BANK8,A(1,7)存入BANK0,最终使得A(1,15)也存入BANK0;按照每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到所述存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一行分块子矩阵的BANK首地址为0,将所有分块子矩阵存入DDR的BANK中。这样可以保证行子矩阵的数据都可以跨BANK进行访问,充分利用了DDR跨BANK读写效率的特性,提高了对行子矩阵的数据的读写效率。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法,利用跨BANK的DDR数据访问方式,大大降低了矩阵中行数据的跨行访问带来的行激活和预充电的效率损失,提高数据读写效率。
进一步的,步骤S13,包括:
依次在DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
将读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
在一具体实施例中,如图5所示,将图3中存入DDR不同BANK中的数据,存入QDR中,通过QDR降BURST,设DDR读取数据数的BURST为8,则从DDR中读取并存入QDR的过程为:在DDR的每个BANK的第一行里读取8个BURST的数据,即读完第一个BANK中的第一行后,读取第二个BANK的第一行,按顺序读完所有BANK的第一行长度为8个BURST的数据,如图4中左边数据所示,读取的数据为每一个BANK中第一行的数据0至7;然后将读取的所有0至7的数据矩阵转置存入QDR,如图4中中间数据所述,将一行的0至7的数据存为多列;最后输出QDR中的单列数据,如图4中右边数据所示,将输出的单列数据用于SAR成像处理;按上述读取和存储方法,将DDR中的所有数据读出并存入QDR中,并由QDR输出,用于SAR成像。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置方法,利用QDR对经DDR转置出的行数据进行处理,提了高数据访问精度,避免了数据的浪费,提高了数据的利用率,并且通过将DDR与QDR结合的数据访问方式,提高了存储资源的利用率。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于SAR成像的数据矩阵转置装置,如图6所示,该装置包括:
分块单元51,用于将数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
输入单元52,将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;-
转置单元53,用于依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
输出单元54,用于输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置装置,利用分块子矩阵方法对DDR存储器数据进行访问,使得对矩阵中行数据和列数据的访问达到一种均衡状态,提高了行数据访问效率,利用三维地址映射降低转置功能实现难度。
进一步的,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据DDR的BANK中的一行。
进一步的,输入单元52包括:
行输入子单元,将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入所述DDR中的一个BANK中的一行;
BANK输入子单元,将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入所述DDR中的不同BANK中。
进一步的,在BANK输入子单元中,每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一个分块子矩阵的BANK首地址为0。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置装置,利用跨BANK的DDR数据访问方式,大大降低了矩阵中行数据的跨行访问带来的行激活和预充电的效率损失,提高数据读写效率。
进一步的,转置单元53包括:
读取子单元,用于依次在DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
存储子单元,用于将所述读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
本发明提供的用于SAR成像的数据矩阵转置装置,利用QDR对经DDR转置出的行数据进行处理,提了高数据访问精度,避免了数据的浪费,提高了数据的利用率,并且利用DDR结合QDR的数据访问方式,提高了存储资源的利用率。
至此,已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述,本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。
需要说明的是,在附图或说明书正文中,未绘示或描述的实现方式,均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式,并未进行详细说明。
还需要说明的是,本文可提供包含特定值的参数的示范,但这些参数无需确切等于相应的值,而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语,仅是参考附图的方向,并非用来限制本发明的保护范围。此外,除非特别描述或必须依序发生的步骤,上述步骤的顺序并无限制于以上所列,且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑,彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用,即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
应注意,贯穿附图,相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以上描述中,一些具体实施例仅用于描述目的,而不应该理解为对本发明有任何限制,而只是本发明实施例的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时,将省略常规结构或构造。应注意,图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例,而仅示意本发明实施例的内容。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于SAR成像的数据矩阵转置方法,其特征在于,所述方法包括:
将所述数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;
依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据DDR的BANK中的一行。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中,包括:
将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入所述DDR中的一个BANK中的一行;
将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入所述DDR中的不同BANK中。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到所述存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一行分块子矩阵的BANK首地址为0。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中,包括:
依次在所述DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
将所述读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
6.一种用于SAR成像的数据矩阵转置装置,其特征在于,所述装置包括:
分块单元,用于将数据矩阵按照分块原则进行分块,得到分块子矩阵;
输入单元,将所述分块子矩阵中的数据按所述分块子矩阵与DDR的地址映射关系,存入所述DDR中的不同BANK中;
转置单元,用于依次从所述DDR的不同BANK中读取突发长度的列数据,并转置存入QDR中;
输出单元,用于输出所述QDR中的单列数据,用于SAR成像。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述分块原则为:使每个分块子矩阵中的数据完全占据所述DDR的BANK中的一行。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述输入单元包括:
行输入子单元,将每个分块子矩阵的每行数据按顺序,依次存入所述DDR中的一个BANK中的一行;
BANK输入子单元,将每行分块子矩阵中的每个分块子矩阵,存入所述DDR中的不同BANK中。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,在BANK输入子单元,所述每行分块子矩阵所存入的BANK的首地址,设为上一行分块子矩阵的BANK的首地址加1,直到所述存入的BANK的首地址为最后一个BANK,则使下一个分块子矩阵的BANK首地址为0。
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述转置单元包括:
读取子单元,用于依次在DDR每个BANK的每行中读取突发长度的列数据;
存储子单元,用于将所述读取的突发长度的列数据,转置存入QDR。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191105 |