CORDIC and LUT-Based Acceleration of Special Mathematical Functions in Edge and IoT Systems
Georgi Petrov
Efficient evaluation of transcendental functions like sine, logarithm, and square root is critical in Edge and IoT devices, which often lack floating-point hardware and operate under tight power and memory constraints. This paper explores two classic yet highly efficient techniques—CORDIC (Coordinate Rotation Digital Computer) and Look-Up Tables (LUTs)—for implementing special functions in Arduino based embedded systems. A polynomial error model is proposed to compensate for CORDIC approximation errors when using a limited number of iterations, enabling accurate results even on simple microcontrollers. LUT-based methods are evaluated for fast logarithmic and exponential approximations. Experimental results demonstrate that both approaches are suitable for resource-constrained applications, offering an optimal balance of speed, accuracy, and hardware simplicity for on-device signal processing, normalization, and AI preprocessing in Edge systems.
В условията на ограничени изчислителни ресурси и липса на хардуерен модул за плаваща запетая, Edge и IoT устройствата изискват ефективни методи за изчисление на трансцендентни функции като синус, косинус, арктангенс, логаритъм и корен квадратен. Настоящата статия разглежда два утвърдени подхода, които не изискват плаваща запетая — CORDIC алгоритъма и методите с предварително изчислени таблични стойности (LUT). Представени са практически реализации на CORDIC в ротационен и векторен режим, както и полиномиален модел за корекция на грешката при приближени синусоидални функции. Анализирани са различни стратегии за изграждане на LUT таблици, включително компресия и интерполация, с цел минимален обем и висока точност. Демонстрирани са конкретни приложения в генерация на синусоиди, логаритмична нормализация и изчисление на ентропия. Резултатите показват, че CORDIC и LUT позволяват надеждна, бърза и енергийно ефективна реализация на ключови функции, напълно съвместима с микроконтролери без FPU (напр. AVR, Cortex-M0, STM32G0). Подходът е приложим в реалновремеви Edge системи за обработка на сигнали, управление и вградени AI алгоритми.
Cite this article as:
Petrov G., CORDIC and LUT-Based Acceleration of Special Mathematical Functions in Edge and IoT Systems. Electrotechnica & Electronica (Е+Е), Vol. 60 (3-4), 2025, pp.47-52, ISSN: 0861-4717 (Print), 2603-5421 (Online)
