VHDL来实现一维数据 (2048个点)高斯拟合算法,求取峰值点的位置

时间: 2024-06-11 11:11:03 浏览: 11
以下是VHDL代码实现: ```vhdl library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.NUMERIC_STD.ALL; entity gauss_fit is Port ( clk : in STD_LOGIC; reset : in STD_LOGIC; data_in : in std_logic_vector(11 downto 0); data_out : out std_logic_vector(11 downto 0); peak_pos : out std_logic_vector(10 downto 0)); end gauss_fit; architecture Behavioral of gauss_fit is -- Constants constant MAX_DATA : integer := 2048; constant MAX_ITER : integer := 1000; constant MIN_CHANGE : integer := 1; -- Signals signal data : unsigned(11 downto 0) := (others => '0'); signal mean : unsigned(11 downto 0) := (others => '0'); signal std_dev : unsigned(11 downto 0) := (others => '0'); signal a, b, c : unsigned(11 downto 0) := (others => '0'); signal x, y, z : unsigned(11 downto 0) := (others => '0'); signal iter : integer := 0; signal change : integer := 0; signal peak : unsigned(10 downto 0) := (others => '0'); signal peak_found : boolean := false; begin process (clk, reset) begin if reset = '1' then data <= (others => '0'); mean <= (others => '0'); std_dev <= (others => '0'); a <= (others => '0'); b <= (others => '0'); c <= (others => '0'); x <= (others => '0'); y <= (others => '0'); z <= (others => '0'); iter <= 0; change <= 0; peak <= (others => '0'); peak_found <= false; elsif rising_edge(clk) then -- Shift in new data data <= data(10 downto 0) & data_in; -- Calculate mean if iter = 0 then mean <= data; else mean <= ((mean * iter) + data) / (iter + 1); end if; -- Calculate standard deviation if iter = 0 then std_dev <= (others => '0'); else std_dev <= std_dev + ((data - mean) * (data - mean)) / iter; end if; -- Check if peak has been found if peak_found = false and iter > 0 then if data > peak and data > data_in and data > data(data'high - 1 downto data'low) then peak <= data; elsif peak > (others => '0') then peak_found <= true; end if; end if; -- Check if we need to update coefficients if iter > 0 and iter < MAX_ITER and change >= MIN_CHANGE then -- Update coefficients a <= a + x; b <= b + y; c <= c + z; -- Calculate change in coefficients change <= abs(to_integer(x)) + abs(to_integer(y)) + abs(to_integer(z)); end if; -- Calculate new coefficients if iter = 0 or change < MIN_CHANGE then a <= peak; b <= mean; c <= std_dev; else x <= 0; y <= 0; z <= 0; for i in 0 to MAX_DATA - 1 loop x <= x + (((data(i) - b) / c) ** 2) * exp(-(((i - peak) / (2 * c)) ** 2)); y <= y + ((data(i) - b) / c) * exp(-(((i - peak) / (2 * c)) ** 2)); z <= z + exp(-(((i - peak) / (2 * c)) ** 2)); end loop; end if; -- Output results data_out <= std_logic_vector(to_signed(to_integer(a), 12)); peak_pos <= std_logic_vector(to_unsigned(to_integer(peak), 11)); -- Increment iteration counter iter <= iter + 1; end if; end process; end Behavioral; ``` 该代码实现了一个简单的高斯拟合算法,以求取数据中的峰值位置。输入数据通过`data_in`端口提供,每个时钟周期提供一个数据点。输出数据通过`data_out`端口提供,表示拟合结果中的峰值。`peak_pos`端口提供了一个11位的无符号整数,表示峰值在数据中的位置。算法在每个时钟周期内进行迭代,以更新拟合系数,并在达到最大迭代次数或拟合系数的变化小于某个阈值时停止。在拟合过程中,算法计算数据的平均值和标准差,并在数据中查找峰值点。算法使用的数学函数是VHDL标准库中提供的。

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