Gerçek Zamanlı Bulanık Mantık Uygulamaları İçin Üyelik Fonksiyonlarının FPGA Tabanlı Gerçeklenmesi

Abstract

In this study, FPGA-based triangular, trapezoidal and generalized bell-shaped membership function units are designed for real-time Fuzzy Logic applications in accordance with the 32-bit IEEE-754-1985 floating-point number standard by referring to the mathematical model of triangular, trapezoidal and generalized bellshaped membership functions. The design was coded in VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) and synthesized using Xilinx ISE Design Suite program. Testbench files were created in order to test the designed units. The results obtained from this test data were compared with Matlab-based numerical results and error values were calculated. Following the Place&Route operation, the maximum operating frequencies of the units belonging to FPGA based triangular, trapezoidal and generalized bell-shaped membership functions were obtained. After the Place&Route operation, the maximum operating frequency of FPGA based triangular membership function unit was achieved as 245.031 MHz, the maximum operating frequency of FPGA based trapezoidal membership function unit was obtained as 599.664 MHz and the maximum operating frequency of FPGA based generalized bell-shaped membership function unit was got as 185.086 MHz.

Bu çalışmada, gerçek zamanlı Bulanık Mantık uygulamaları için triangular (üçgen), trapezoidal (yamuk), generalized bell-shaped (genelleştirilmiş çan eğrisi) üyelik fonksiyonlarının matematiksel modeli referans alınarak 32-bit IEEE-754-1985 kayan noktalı sayı standardına uygun FPGA-tabanlı üçgen, yamuk ve çan eğrisi üyelik fonksiyonu üniteleri tasarlanmıştır. Tasarım VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language-Çok Yüksek Hızlı Tümleşik Devre Donanımı Tanımlama Dili) ile kodlanmış ve Xilinx ISE Design Suite programı kullanılarak sentezlenmiştir. Tasarlanan ünitelerin test edilebilmesi amacıyla testbench dosyaları oluşturulmuştur. Bu test verilerinden elde edilen sonuçlar ile Matlab tabanlı nümerik sonuçlar karşılaştırılmış ve hata değerleri hesaplanmıştır. Place&Route işleminin ardından FPGA tabanlı Üçgen, Yamuk ve Çan eğrisi üyelik fonksiyonlarına ait ünitelerin maksimum çalışma frekansları elde edilmiştir. Place&Route işleminin ardından FPGA tabanlı Üçgen üyelik fonksiyon ünitesinin maksimum çalışma frekansı 245.031 MHz, Yamuk üyelik fonksiyon ünitesinin maksimum çalışma frekansı 599.664 MHz ve Çan eğrisi üyelik fonksiyon ünitesinin maksimum çalışma frekansı 185.086 MHz olarak elde edilmiştir.