[发明专利]一种用于光电忆阻器阵列的感存算一体化系统

说明书

本发明公开了一种用于光电忆阻器阵列的感存算一体化系统，包括:权重写入模块、行选模块、数据读取模块、电源模块、MCU控制模块和数字识别模块；其中数字识别模块包括神经网络硬件化模块和显示模块。数据读取模块将阵列输出的电流进行放大、I‑V转换和模数转换，电源模块为各模块进行供能，神经网络硬件化模块读取预处理后的图像数据作为输入向量进行数字识别，显示模块会将图像数据以及识别结果输出到显示屏上进行显示，MCU控制模块负责各模块之间的协调控制与数据交换。该系统适用于光电忆阻器阵列读写数据及手写数字识别，同时也适用于其他阵列传感器的信号采集与成像。

技术领域

本发明涉及感存算一体化系统技术领域，尤其涉及一种用于光电忆阻器阵列的感存算一体化系统。

背景技术

在光学侦察超宽画幅、超高像素的发展趋势下，图像传感器在对外界环境产生精准响应的同时也会带来大量的冗余数据。由于缺乏边缘实时计算的能力，从图像传感器获取的海量模拟信号不仅占用大量的存储和计算资源，在基于冯·诺依曼架构的传感器-存储器-处理器数据链传输中还会产生极大的延迟和显著的能耗。

发展基于图像传感器的、融合感知-存储-计算功能的感存算一体化系统，通过将人工神经网络直接前移到图像传感器中执行高能效计算任务，减少甚至消除各功能模块间不必要的数据传输，为突破冯·诺依曼架构机器视觉系统的算力瓶颈提供颠覆性技术路线。因此，设计构建一种用于光电忆阻器阵列的感存算一体化系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明为克服现有冯·诺依曼架构机器视觉系统的问题，提出了一种用于光电忆阻器阵列的感存算一体化系统，通过采用新的神经网络算法，并将其映射到光电忆阻器阵列各像素点的组态中，利用其光电响应特性与外围硬件电路相互配合实现图像的预处理，并利用硬件化后的神经网络进行图像的识别，从而实现基于光电忆阻器阵列的、融合感知-存储-计算功能的感存算一体化系统。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：包括权重写入模块、行选模块、数据读取模块、电源模块、MCU控制模块和数字识别模块，其特征包括：权重写入模块、行选模块、数据读取模块、电源模块、MCU控制模块和数字识别模块；

所述权重写入模块包括：1个IIC多路复用器TCA，8个数模转换器DA₁、DA₂、DA₃、DA₄、DA₅、DA₆、DA₇、DA₈；

所述行选模块包括：32个模拟开关多路复用器TM₁、TM₂、TM₃、……TM₃₁、TM₃₂：

所述数据读取模块包括：8个多路复用器M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆、M₇、M₈，8个跨阻放大器TIA₁、TIA₂、TIA₃、TIA₄、TIA₅、TIA₆、TIA₇、TIA₈，8个运算放大器LM₁、LM₂、LM₃、LM₄、LM₅、LM₆、LM₇、LM₈以及1个模数转换器AD₁；

所述电源模块包括能够持续提供±10V、±5V、3.3V的稳压电源。

所述MCU控制模块包括主控芯片及其软件控制程序；

所述数字识别模块包括FPGA芯片和HDMI编码芯片；