基于VHDL语言的快速查表电路

　　1 引言

　　某大型医用电子设备的检测部分是由32个子系统组成。每个子系统又含有8个block电路，每个block要处理4个光电倍增管产生的位置、能量和时间信息。均匀分布在空间圆周上的256个block对接收的同位素辐射信号进行处理后，给出每个信号的相应参数信息送给成像系统作进一步处理。我们将每个子系统的8个block电路集成到一片FPGA芯片中，并用单片机予以控制。本文将着重介绍block电路中快速查表电路的设计。

　　2设计方案

　　2.1查表算法

　　每个block电路的前端检测部分有64块晶体条，它们排列成8×8阵列。每块晶体条设有左边界值X1、右边界值X2、下边界值Y1、上边界值Y2，以及能量下边界值E1、能量上边界值E2、时间修正值T和晶条号N，这些参数被存放在FPGA的内部存储器中。在系统运行时，根据同位素辐射信号的位置值a、 b，可以通过查表电路确定是哪一块晶体条接受到该信号，并且可同时确定信号的能量状态和校正信号的时间信息。

　　轴的坐标编码。每一块晶体条与X、Y有着一一对应的关系。例如X=110B，Y=000B时，对应的是6号晶体条。若将此表格的信息存放在存储器中，并设 X为地址编码的低3位，Y为高3位，则地址编码范围为000000B～111111B，对应的晶体条的编号为0～63。

　　查表时，首先从X=100B，Y=100B(即36号晶体条)开始，将进入本区域同位素辐射信号的位置值a、b同时与36号晶体条的边界值X1、X2、 Y1、Y2进行比较。若aX2，X加1;X1Y2，Y加1;Y1

　　2.2 信息存储

　　FPGA内部存储器存放信息的示意图如图2所示。与各块晶体条有关的参数分别存放在8个存储区内，每个存储区含有64个字节。其中，X2、X1组成一个 16位的字节，占据RAM A 地址为00H～3FH的存储单元;E2、E1组成一个16位的字节，占据RAM A地址为40H～7FH的存储单元。同理，Y2、Y1组成一个16位的字节，占据RAM B地址为80H～BFH的存储单元;N、T组成一个16位的字节，占据RAM B地址为C0H～FFH的存储单元。其中X1、X2、Y1、Y2的6～0位地址码相同，E1、E2、N、T的6～0位地址码相同。存储器地址的5～3位对应于Y坐标编码，2～0位对应于X坐标编码，第6位对应于奇偶控制码G。因此，地址码的6～0位可表示为address<=G& Y&X。显然，图2中8个参数的5～0位的地址码相同。我们把与同一块晶体条相关的参数存放在5～0位地址码相同的存储单元中。这样，只要我们根据晶体条的边界值X1、X2、Y1和Y2，查找到接收信号的晶体条，仅需改变地址码的第6位G，就可以找到与该晶体条相关的参数E1、E2、N和T。在这种情况下，RAM A的地址码可表示为ADDR_A<='0' &G&Y&X，RAM B的地址码为ADDR_B<='1' &G&Y&X。