FPGA实现的高效BIN到BCD转换模块：基于阵列除法的实时设计

本文主要探讨的是基于阵列除法的数据接收/显示模块在脉冲雷达高度表应用中的设计。雷达高度表通常通过RS-422串行接口输出二进制（BIN）编码的高度数据，然而，显示设备如数码管通常需要BCD码（二进制编码的十进制码）来进行显示。传统的BCD-BIN转换方法，如DAA调节指令，由于逐位处理，效率较低且不满足实时性需求。 为解决这个问题，文献[3]提出使用模除技术，每次处理半字节的数据，提高了转换效率，但仍是软件算法，无法满足高速度和实时性要求。文献[4]则提出利用分段查找EPROM的硬件方法，虽然可以提供较高的实时性，但需要大容量的存储器。文献[5]试图通过逻辑对应关系直接转换，但可能涉及复杂的变换逻辑，导致面积占用和时延问题。 本文创新地采用了Verilog HDL硬件描述语言，将数据接收和显示功能集成到Xilinx公司的FPGA（XCS200）中，采用不恢复余数阵列除法进行BIN到BCD的转换。这种方法显著简化了转换过程，仅需少量的移位和加减法操作，减少了对求余和整除运算的需求。阵列除法结构使得设计紧凑，适合大规模集成电路的应用，且易于扩展到更高进制，从而实现了高效且实时的高度数据处理和显示。 具体设计流程包括：首先，串行高度数据通过接收模块被转换成并行报文数据；然后，报文滤波/数据提取模块解析并提取出高度数据；最后，根据输出时间间隔判断雷达的工作状态，并执行BIN到BCD的快速转换。这种设计方法提高了系统的整体性能，确保了数据的实时性和准确性，对于现代雷达系统中的数据处理有着重要意义。