采用线性逼近法结合32段线性查找表的方式来实现1/z的计算。

首先将1/32-1/64的定点化数据存放到ROM中,ROM中存放的是扩大了2^20 次方的数字四舍五入后的整数部分。n值越大,精度越大,误差越小。这里取n=20;

ROM中存储的数据是1/(32+i)*2^20的四舍五入的整数部分。

32-64间的数据可以通过查表来实现,其他的数据则采用的是线性逼近的方法。

线性逼近的步骤为:

1.确定最高非零比特位的位置

2.对z进行左移或者右移,得到zp

3.zp查找ROM,得到1/zp,以及1/(zp+1),

4.求的1/zp-1/(zp+1),为误差A

5.N=z-zp*2^(m-5)

6.B=A/2^(m-5)*N

7.将扩大的部分缩小回去,或者缩小了的放大回去,那么1/z=(1/zp-B)*(1/2^(m-5))

代码插入:

module top_inv(
input clk,syn_rst,
input [:]dataa,
input [:]datab,
//input [20:0]ampout,
output reg [:]inv
// output reg done
);
reg [:] address1;
reg [: ]address2;
wire [:] m;
// wire done;
reg [:]invr;
reg [:] ampout_r;
reg [:] ampout_r1;
wire [:] ampout;
reg [:] ampoutr1,ampoutr2,ampoutr3,ampoutr4;
wire [:] inv_r1;
wire [:] inv_r2;
reg [:] diff_r;
reg [:] diffr;
reg [:] diff;
reg [:] N;
reg [:] N1;
reg en; always @(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
ampoutr1<='d0;
ampoutr2<='d0;
ampoutr3<='d0;
ampoutr4<='d0;
end
else
ampoutr1<=ampout;
ampoutr2<=ampoutr1;
ampoutr3<=ampoutr2;
ampoutr4<=ampoutr3;
end
reg [:] inv_r1t1,inv_r1t2,inv_r1t3;
always@(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
inv_r1t1<=;
inv_r1t2<=;
inv_r1t3<=;
end
else
begin
inv_r1t1<=inv_r1;
inv_r1t2<=inv_r1t1;
inv_r1t3<=inv_r1t2;
end
end
reg [:] mt1,mt2,mt3,mt4,mt5;
always@(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
mt1<=;
mt2<=;
mt3<=;
mt4<=;
mt5<=;
end
else
begin
mt1<=m;
mt2<=mt1;
mt3<=mt2;
mt4<=mt3;
mt5<=mt4;
end
end
reg sel;
reg selr1,selr2;
always @(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
diff<=;
diffr <= ;
ampout_r<='b0;
ampout_r1<=;
address1<='b0;
address2<='b0;
en<=;
sel<=;
end
else
begin
// if(done)
//begin
if((ampout>=)&&(ampout<=))
begin
ampout_r<=;
ampout_r1<=;
address1<=ampoutr3-;
address2<= ;
diff <= ;
diffr <= ;
N <= ;
N1<= ;
en<=;//不需要计算m的值
sel<=;
selr1<=;
selr2<=;
end
else
begin
en<=;//需要计算m的值
if(m>)
begin
// ampoutrr<=ampout;
ampout_r<=ampoutr1>>(m-);
ampout_r1<=ampout_r;//zp
address1<=ampout_r-;///inv_r1
address2<=ampout_r-;///inv_r2
diff <= inv_r1-inv_r2;
diffr <=diff;
N1<=ampout_r1<<(mt2-);
N<=ampoutr4-N1;
selr1<=;
selr2 <= selr1;
sel <= selr2;
end
if(m<)
begin
//ampoutrr<=ampout;
ampout_r<=ampoutr1<<(-m);// mt4 mt3 mt2
ampout_r1 <= ampout_r;// N N1 ampout_r1
address1<=ampout_r-;///mt4 inv_r1
address2<=ampout_r-;//inv_r1t3 inv_r2 mt1
diff <= inv_r1-inv_r2;//diff_r<<diffr<<diff<<address<<ampout_r<< m <<ampout
diffr <=diff; // ampoutr3 ampoutr2 ampoutr1
N1<=ampout_r1>>(-mt2);
N<=ampoutr4-N1;
selr1<=;
selr2 <= selr1;
sel <= selr2;
end
end
end
// end
end
// assign diff=sel?(inv_r1-inv_r2):'b0;
//assign N=sel?(ampout-N1):0;
//assign diff_r = en?(diff*N>>(m-5)):0;
//assign diff_r = (m>5)?(diff*N>>(m-5)):(diff*N<<(5-m));
// assign inv = sel?(inv_r1-diff_r)>>(m-5):inv_r1; always@(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
invr<=;
// done<=0;
diff_r<=;
end
else
begin
if(sel) begin if(m>)begin
diff_r <= diffr*N>>(mt4-);
invr<=(inv_r1t3-diff_r)>>(mt5-);
// done<=1;
end
else begin
diff_r <= diffr*N<<(-mt4);
invr<=(inv_r1t3-diff_r)<<(-mt5);
// done<=1;
end
end
else
begin
diff_r<=;
invr<=inv_r1t3;
end
end
end
always@(posedge clk or negedge syn_rst)
begin
if(~syn_rst)
begin
inv<=;
end
else
begin
if(invr)
inv<= invr;
else
inv<=inv;
end
end
//ROM 核的例化 rom u_rom(.clk(clk),
.address1(address1),
.address2(address2),
.inv_r1(inv_r1),
.inv_r2(inv_r2)//,
//.c(c)
);
//例化寻找最高非零位
not_0 u_not_0 (
// port map - connection between master ports and signals/registers
.ampout(ampout),
.clk(clk),
.m(m),
.en(en),
.syn_rst(syn_rst)
);
complex_abs u_comlex_abs(
.clk(clk),
.syn_rst(~syn_rst),
.dataa(dataa),
.datab(datab),
.ampout(ampout)
);
endmodule

那么最终的仿真结果:如果直接查询的话,结果输出延时一个时钟周期,如果线性逼近的方法得到,延时3-5个时钟周期,这里周期设定为20ns;

占用资源报告:

增加一个求平方根的模块以后的仿真结果(数据输入后,一共需要约10个时钟周期才可以计算出一个平方更求导数值)。有一个小疑问就是怎么添加一个标志信号,让我们知道哪里输出的inv 信号是有效的

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