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【FPGA】：ip核----cordic

夏凉秋落 2023-08-15 原文

文章目录

一、概述

cordic核主要用来求三角方程， 主要功能为：
 rotate 旋转 ——复数旋转
 translate 变换 ——复数转极坐标
 sin/cos
 arctan
 sinh/cosh
 arc tanh
 square root 平方根

二、端口说明

备注：s_axis_代表核作为丛机，m_axis代表核作为主机,数据宽度一般为8的整数倍

三、ip核的生成

（1）在ip catalog里面选择cordic

（2）配置configuration



compensation Scaling:补偿因子，当选择不补偿时他的输出是乘了倍数Z的，如下所示：
因此，为了让结果为z，则需要选择补偿项
（3）配置Axis Stream Option

与核相关的具体细节如下所示：

四、示例

以arctan函数为例进行仿真说明：

输入： 复数据实部虚部，输入格式：IMAG(31:16)，REAL(15:0)；范围：− 1 ≤ x o r y ≤ 1
输出： 相位，输出格式：PHASE(15:0)；范围：− π ≤ x ≤ π

tb文件：

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2022/06/04 10:14:40
// Design Name: 
// Module Name: cordic_tb
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module cordic_tb();

reg aclk;
reg aresetn;
reg s_axis_cartesian_tvalid;
reg [31:0] s_axis_cartesian_tdata;
wire m_axis_dout_tvalid;
wire [15:0] m_axis_dout_tdata;

wire [15:0]X_in;//real
wire [15:0]Y_in;//imag

assign Y_in = s_axis_cartesian_tdata[31:16];
assign X_in = s_axis_cartesian_tdata[15: 0];

cordic_0 cordic_0_inst0(
  .aclk(aclk),                                        // input wire aclk
  .aresetn(aresetn),                                  // input wire aresetn
  .s_axis_cartesian_tvalid(s_axis_cartesian_tvalid),  // input wire s_axis_cartesian_tvalid
  .s_axis_cartesian_tdata(s_axis_cartesian_tdata),    // input wire [31 : 0] s_axis_cartesian_tdata
  .m_axis_dout_tvalid(m_axis_dout_tvalid),            // output wire m_axis_dout_tvalid
  .m_axis_dout_tdata(m_axis_dout_tdata)              // output wire [15 : 0] m_axis_dout_tdata
);

/*********************************时钟信号*********************************/
 initial aclk = 0;
 always #5 aclk = ~aclk;

initial begin
    aresetn =0;
    s_axis_cartesian_tvalid=0;
    s_axis_cartesian_tdata=32'd0;
    #20;
    aresetn =1;
    s_axis_cartesian_tvalid=1;
    // 前两位为整数部分【第1位符号位，第2位为数字】，后两位为小数部分，，输入必须归一化到-1到1
   // s_axis_cartesian_tdata=32'b0010000000000000_0010100000000000;       //高位为虚部，低位为实部
    s_axis_cartesian_tdata=32'b0010000000_000000_0010100000_000000;
end

endmodule

仿真结果;

其中modelsim显示小数的方法如下：


对于本例而言，输入数据的整数为2bit，输出数据的整数为3bit，均为有符号数。
总结： cordic ip核使用 时候通常情况下输入为【-1,1】，超过此范围会出错，因此，常用办法为，对原来数据的最高位进行扩一位符号位，再送入cordic ip核，或者代码中必定能要保证输入数据的范围限定在-1~1之间。若是不能肯定上级模块向CORDIC中输入数据的范围，能够先仿真，肯定数据的最大值和最小值是否超出了该范围。若是超过能够用相似“{q[15],q[15:1],i[15],i[15:1]}”这样的移位除法，缩小输入数据范围。因为是带符号数二进制补码，移位时注意高位补符号位。

五、参考资料

  1. VIVADO cordic IP核
  2. XILINX CORDIC IP核使用记录
  3. CORDIC(6.0) IP核 与 DDS Compiler(6.0) IP核 使用示例
  4. FPGA----IP核cordic使用
  5. VIVADO cordic IP核
  6. Cordic v6.0 IP CORE使用说明
  7. modelsim调试把信号显示为小数格式
  8. VIVADO cordic IP核（遇到的一些问题）
  9. FPGA数字信号处理（十四）Vivado Cordic IP核计算arctan(使用技巧)
cordicFPGAspanclasstokenfpga开发

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