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Towards On-Board SAR Processing with FPGA Accelerators and a PCIe Interface

Baungarten Leon, Emilio und Martin del Campo Becerra, Gustavo Daniel und Ortega Cisneros, Susana und Schlemon, Maron und Rivera, Jorge und Reigber, Andreas (2023) Towards On-Board SAR Processing with FPGA Accelerators and a PCIe Interface. Electronics, 12 (12). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/electronics12122558. ISSN 2079-9292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/journal/electronics

Kurzfassung

This article addresses a novel methodology for the utilization of Field Programmable Gate Array (FPGA) accelerators in on-board Synthetic Aperture Radar (SAR) processing routines. The methodology consists of using High-Level Synthesis (HLS) to create Intellectual property (IP) blocks and using the Reusable Integration Framework for FPGA Accelerators (RIFFA) to develop a Peripheral Component Interconnect express (PCIe) interface between the Central Processing Unit (CPU) and the FPGA, attaining transfer rates up to 15.7 GB/s. HLS and RIFFA reduce development time (between fivefold and tenfold) by using high-level programming languages (e.g., C/C++); moreover, HLS provides optimizations like pipeline, cyclic partition, and unroll. The proposed schematic also has the advantage of being highly flexible and scalable since the IPs can be exchanged to perform different processing routines, and since RIFFA allows employing up to five FPGAs, multiple IPs can be implemented in each FPGA. Since Fast Fourier Transform (FFT) is one of the main functions in SAR processing, we present a FPGA accelerator in charge of the reordering stage of VEC-FFT (an optimized version of FFT) as a proof of concept. Results are retrieved in reversed bit order, and the conventional reordering function may consume more than half of the total clock cycles. Next, to demonstrate flexibility, an IP for matrix transposition is implemented, another computationally expensive process in SAR due to memory access.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/193020/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards On-Board SAR Processing with FPGA Accelerators and a PCIe Interface
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Baungarten Leon, Emilioemilio.baungarten (at) cinvestav.mxNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martin del Campo Becerra, Gustavo DanielGustavo.MartindelCampoBecerra (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1642-6068NICHT SPEZIFIZIERT
Ortega Cisneros, Susanasusana.ortega (at) cinvestav.mxNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlemon, MaronMaron.Schlemon (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-1924-7147NICHT SPEZIFIZIERT
Rivera, Jorgejorge.rivera (at) cinvestav.mxNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reigber, AndreasAndreas.Reigber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2118-5046NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:6 Juni 2023
Erschienen in:Electronics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3390/electronics12122558
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Embedded Systems: Fundamentals, Design and Practical Applications
ISSN:2079-9292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Field Programmable Gate Array (FPGA); High-Level Synthesis (HLS); Peripheral Component Interconnect express (PCIe); Reusable Integration Framework for FPGA Accelerators (RIFFA); Synthetic Aperture Radar (SAR)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Flugzeug-SAR
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme > SAR-Technologie
Hinterlegt von: Martin del Campo Becerra, Gustavo
Hinterlegt am:13 Nov 2023 12:19
Letzte Änderung:28 Nov 2023 12:56

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