MATLAB中FFT_HDL_Optimized模块定点（IEEE754单精度float格式）二进制与十进制转换实现

　　早些时间段，做了Matlab中FFT_HDL_Optimzed模块FFT HDL代码仿真，并与Xilinx Vivado自带的xfft IP进行单精度浮点比较（后面随笔叙述）。因为FFT_HDL_Optimized只有在设置输入为定点格式fixdt()的时候，生成的HDL代码才能进行综合，否则只能用于仿真，因此做了相应的定点生成。

　　对于系统的输入为定点格式fixdt(1,32,23)，而在不改变FFT输出幅值时，FFT_HDL_Optimzed输出定点模型fixdt(1,45,23)，为了进行FFT_HDL_Optimzed模块输出结果与xfft IP进行比较，特编写了相应的C代码，仅供参考（有符号45位二进制--------->定点fixdt(1,45,23)）：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<string.h>
  3 #include<math.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5
  6 #define MAX_LINE 47          //MAX_LINE 从文本中读取的字符长度
  7
  8 #define LENGTH_OF_BIN 45     //LENGTH_OF_BIN指定了定点二进制数的个数
  9
 10 #define LENGTH_OF_INTEGER 21 //LENGTH_OF_INTEGER指定了定点二进制数的整数个数
 11
 12 float fun2_10(char str[], int length_of_integer, int length_of_bin, int now_position)//带小数的二进制转十进制  此处j = 21 ； len = 45
 13 {
 14     int k = length_of_integer+1;//将k指向小数部分第一位
 15     int cetz=0,cetx=-1;
 16     long Sumz=0;
 17     double Sumx=0;
 18
 19     for(  ; length_of_integer > 0; length_of_integer--)//整数部分逆向累加
 20     {
 21         Sumz+=(str[length_of_integer]-'0')*pow(2,cetz);
 22         cetz++;
 23     }
 24     for(  ; k < length_of_bin; k++)//小数部分正向累加
 25     {
 26         Sumx+=(str[k]-'0')*pow(2,cetx);
 27         cetx--;
 28     }
 29     //printf("%d = %f\n\t",now_position,Sumz+Sumx);//整数部分加小数部分
 30
 31     return (Sumz+Sumx);
 32 }
 33
 34
 35 float fun2_10_negative(char str[], int length_of_integer, int length_of_bin, int now_position)//带小数的二进制转十进制  此处j = 21 ； len = 45
 36 {
 37     int k = length_of_integer+1;//将k指向小数部分第一位
 38     int cetz=0,cetx=-1;
 39     long Sumz=0;
 40     double Sumx=0;
 41
 42     for(  ; length_of_integer > 0; length_of_integer--)//整数部分逆向累加
 43     {
 44         Sumz+=(str[length_of_integer]-'0')*pow(2,cetz);
 45         cetz++;
 46     }
 47     for(  ; k < length_of_bin; k++)//小数部分正向累加
 48     {
 49         Sumx+=(str[k]-'0')*pow(2,cetx);
 50         cetx--;
 51     }
 52     //printf("%d = -%f\n\t",now_position,Sumz+Sumx);//整数部分加小数部分,负数取反后还需要加1
 53
 54     return (-(Sumz+Sumx));
 55 }
 56
 57 int main()
 58 {
 59     int count_buf = 0;
 60     int negative_count = 1;
 61     char buf[MAX_LINE];
 62     float result_2to10;
 63
 64     FILE *outfile; //定义所写文件的FILE
 65
 66     outfile = fopen("FFT_HDL_re_out.txt","w");
 67     if(outfile == NULL)
 68     {
 69         printf("can't open the FFT_HDL_re_out.txt\n");
 70     }
 71
 72     FILE *fp;  //定义所读文件的FILE
 73     int len;
 74     if((fp = fopen("FFT_out_re_data.txt","r")) == NULL)
 75     {
 76         perror("fail to read");
 77         exit(1);
 78     }
 79
 80     while(fgets(buf,MAX_LINE,fp) != NULL)
 81     {
 82         len = strlen(buf);
 83         buf[len-1] = '\0'; //去掉换行符
 84         count_buf++;
 85
 86         if(count_buf == 8192)
 87         {
 88             fclose(outfile);
 89             break;
 90         }
 91
 92         if(buf[0] == '0')        //判断二进制数为正数
 93         {
 94             result_2to10 = fun2_10(buf, LENGTH_OF_INTEGER, LENGTH_OF_BIN, count_buf);
 95         }
 96         else if(buf[0] == '1')   //判断二进制数为负数
 97         {
 98             for(negative_count = 1; negative_count < LENGTH_OF_BIN; negative_count++)
 99             {
100                 if(buf[negative_count]=='0')
101                 {
102                     buf[negative_count] = '1';
103                 }
104                 else if(buf[negative_count] == '1')
105                 {
106                     buf[negative_count] = '0';
107                 }
108             }
109
110             result_2to10 = fun2_10_negative(buf, LENGTH_OF_INTEGER, LENGTH_OF_BIN, count_buf);
111             //printf("%d = -%f\n\t",count_buf,result_2to10);
112         }
113
114
115         //write the data to the FFT_HDL_im_out.txt
116         fprintf(outfile,"%f\n",result_2to10);
117
118        // printf("%d = %f\n\t",count_buf,result_2to10);
119
120
121        // printf("%d %s %d\n",count_buf,buf,len-1);
122
123
124     }
125
126     return 0;
127 }

下面再附上Matlab中十进制浮点数---------->转IEEE754单精度浮点二进制格式的代码实现

 1 function fixed_bin=my_fix_flr_bin(a,numint,numdec)
 2 % a为被定点化的矩阵或标量,为实数
 3 % numint位整数，numdec位小数
 4 % 选取的总位数为1+numint+numdec，其中1为符号位所占用
 5 fixed_a=floor(a*2^numdec);  % 模拟计算机中直接截位的结果
 6 % 限幅
 7 if ((fixed_a>=2^(numint+numdec))||(fixed_a<-2^(numint+numdec)))
 8     fixed_a=sign(a)*(2^(numint+numdec)-1)+0.5*(sign(a)-1);
 9     % 正数最大是2^(numint+numdec)-1，负数最大是-2^(numint+numdec)
10 end
11 % 转化为补码
12 if (a<0)
13     % 需要写成补码的形式
14     fixed_a=fixed_a+2^(numint+numdec);
15     fixed_bin=dec2bin(fixed_a,numint+numdec);
16     fixed_bin=strcat('1',fixed_bin);
17 else
18     fixed_bin=dec2bin(fixed_a,numint+numdec);
19     fixed_bin=strcat('0',fixed_bin);
20 end