IP核產(chǎn)生正弦函數(shù)(共14頁(yè))

1、本文介紹如何使用xilinx的CORDIC 核生產(chǎn)一個(gè)sin和cos波形？cordic的原理就不介紹了，百度一大堆，我們知道原理后，需要去使用它。環(huán)境：xilinx ISE 14.5 cordic 4.0modelsim首先是IP核的選項(xiàng)設(shè)置，照例的有圖才方便學(xué)習(xí)標(biāo)注1：選擇函數(shù)的類型，我們選擇計(jì)算sin和cos值。標(biāo)注2：選擇cordic的結(jié)構(gòu)，是字串行還是并行，我們選擇并行。標(biāo)注3：選擇輸出流水線類型，我們選擇不要流水線。關(guān)于cordic的計(jì)算結(jié)構(gòu)，是并行還是串行，datasheet上面有介紹時(shí)序圖：看時(shí)序圖可知，serial類型計(jì)算一個(gè)值，需要的clk比parallel需要的多，但是da

2、tasheet后面有說(shuō)serial占用的資源少。如果感興趣可以看datasheet上介紹的二者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。serial 占用的資源少，需要的clk多，也會(huì)使端口多出幾個(gè)PIN，控制起來(lái)麻煩一點(diǎn)，如下圖：關(guān)于輸出流水線類型，我們選擇NO Pipelining ，如果選擇其他的，那么輸出的結(jié)果會(huì)延遲不定時(shí)的clk才產(chǎn)生，當(dāng)然好處是節(jié)省資源。選擇NO Pipelining 時(shí)， 1個(gè)clk就出一個(gè)計(jì)算值，有點(diǎn)費(fèi)資源。文檔的最后有對(duì)二者的資源占用比較，可以參考。如果對(duì)延時(shí)不在意，但是想節(jié)省資源的話，就選擇優(yōu)化。datasheet相關(guān)介紹：標(biāo)注1：選擇相位角的格式，我們選擇Scaled Radians（

3、意思是多少PI）。標(biāo)注2：選擇數(shù)據(jù)寬度，這個(gè)和你需要多少位寬的數(shù)據(jù)有關(guān)，我們選擇16位。標(biāo)注3：舍位模式，選擇的是近似值。對(duì)于相位角格式，datasheet的定義為：數(shù)據(jù)的有效值的定義為：相位角： 第一位是符號(hào)位，第二、三位是整數(shù)位，其他是小數(shù)位。sin數(shù)據(jù)： 第一位符號(hào)位，第二位整數(shù)位，其他小數(shù)位。cos數(shù)據(jù)：第一位符號(hào)位，第二位整數(shù)位，其他小數(shù)位。數(shù)據(jù)的舍位模式：（具體可以看下表）標(biāo)注1：選擇階乘和精度，0表示根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)選擇。標(biāo)注2：選擇cordic算法的范圍，將輸出值控制在-pi/4 +pi/4之間還是-pi +pi之間。標(biāo)注3：選擇PIN，本來(lái)sin和cos功能是可以不要RDY的，

4、但是我需要RDY來(lái)查看什么時(shí)候輸出數(shù)據(jù)才有效。標(biāo)注2的詳解：如果你要生成正弦余弦波，那么你的Coarse Rotation必須選上，讓輸出數(shù)據(jù)是整個(gè)圓平面。這樣設(shè)置好的cordic IP核只是第一步，下一步是來(lái)設(shè)置合適的相位phase，以產(chǎn)生完整的波形。datasheet所示：我設(shè)置的數(shù)據(jù)位是16位，那么+1.0 - 16h2000; -1.0 - 16he000;（暫時(shí)給定phase的步進(jìn)為16h00C0，至于怎么確定，下面會(huì)說(shuō)到，cordic的時(shí)鐘我設(shè)置的是100Mhz）如果直接讓phase從 16h2000到 16he000，那么波形就會(huì)變成這樣：原因是，16h2000 到 16he00

5、0 之間有一長(zhǎng)段的phase是大于+1和小于-1的，cordic IP核會(huì)當(dāng)做+1和-1計(jì)算，所以才會(huì)一直是相同的值。那么怎樣才能產(chǎn)生完整的正弦波？我們將phase從16he000 到 16h2000 ，仿真結(jié)果為：發(fā)現(xiàn)有的地方是完整的波形了，那么現(xiàn)在我們需要找到波形的銜接點(diǎn)：我選取x_out的二個(gè)波谷做一個(gè)周期，那么找到二個(gè)波谷對(duì)應(yīng)的phase即可，注意cordic計(jì)算是需要clk，當(dāng)rdy為1時(shí)，數(shù)據(jù)才有效，所以我們要找到延時(shí)的clk數(shù)。我用cnt來(lái)計(jì)算，大概11個(gè)clk，數(shù)據(jù)有效。（注意不同的cordic設(shè)置會(huì)產(chǎn)生不同的延時(shí)，所以cnt不是固定的）那波谷對(duì)應(yīng)的phase是向前數(shù)11個(gè)cl

6、k對(duì)應(yīng)的phase：16hd980同樣找到另一個(gè)波谷的phase值為：16h1940仿真產(chǎn)生完整的正弦余弦波：測(cè)試的testbench：那么步進(jìn)的phase怎么計(jì)算呢？我選擇的是16h00C0，十進(jìn)制是192。剛才提到了，+1 到 -1（16h2000 到 16he000）之前有 ：16he000 - 16h2000 = 16hC000，也就是49152.256 * 192 = 49152，那么當(dāng)步進(jìn)取192的時(shí)候，256個(gè)clk就可以從2000加到E000了。這樣不會(huì)出現(xiàn)起始數(shù)據(jù)不定的狀況。這里建議數(shù)值是49152的約數(shù)比較好，當(dāng)然不是它的約數(shù)也行。16h00C0 - 0000 0000 1100 0000，按照datasheet的phase數(shù)據(jù)格式：000,0 0000 1100 0000，也就是十進(jìn)制的0.0234375。而這個(gè)數(shù)的角度值為：0.0234375 * 180 = 4.21875，也就是每個(gè)clk步進(jìn)4.21875。一個(gè)圓有360，那么從0到360一共步進(jìn)360 / 4.21875 約等于 85.3次。我選擇的clk為10ns，也就是85.3 * 10 ns輸出一個(gè)完整的正弦余弦波。所以正弦余弦波的周期為1 / 853 ns 約等于