FPGA之CORDIC算法实现_代码实现(下)
关于FPGA之CORDIC算法的纯逻辑实现,善良的一休军“https://blog.csdn.net/qq_39210023/article/details/77456031”的博文均给出了较为详细完整的代码,整个算法的思想较为简单,就
是利用迭代流水线的思想,让角度不停逼近所求角度,一般迭代16次就已经比较接近所求角度值:
1、算法实现步骤:
1)设置迭代次数为16,则x0 = 0.607253,y0 = 0(关于初值的设定,上一篇博文有写到)并输入待计算的角度θ,θ在[-99.7°,99.7°]范围内。
2)根据三个迭代公式进行迭代,i从0至15:
xi+1 = xi – d iy i2-i
yi+1 = yi + d ix i2-i
zi+1 = zi - diθi
注:z0 = θ,di与zi同符号。
3) 经过16次迭代计算后,得到的x16 和y16分别为cosθ和sinθ。
2、代码解析:
1)16级流水线迭代实现
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= (din<<);
end
else if(din_vld_ff[]) begin //初始化设置赋值 x0==0.607253*2^16,y0=0;
x[] <= {'b0,COS_LM};
y[] <= ;
z[] <= {'b0,din_ff,16'b0}; //角度初始化设置
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT0;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT0;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT1;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT1;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT2;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT2;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT3;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT3;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT4;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT4;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT5;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT5;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT6;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT6;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT7;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT7;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT8;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT8;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT9;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT9;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT10;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT10;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT11;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT11;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT12;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT12;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT13;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT13;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT14;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT14;
end
end
end always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
x[] <= ;
y[] <= ;
z[] <= ;
end
else if(din_vld_ff[])begin
if(z[][]==)begin
x[] <= x[] - (y[]>>>);
y[] <= y[] + (x[]>>>);
z[] <= z[] - `ROT15;
end
else begin
x[] <= x[] + (y[]>>>);
y[] <= y[] - (x[]>>>);
z[] <= z[] + `ROT15;
end
end
end
2)打拍同步
这点是我看了博主“洋葱洋葱”的代码,发现的简洁打拍写法。
a、din_vld是单比特信号,假设信号din_vld打4拍输入,可以对比下简洁写法和传统写法的代码量:
//传统写法:将信号din_vld_ff打4拍
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
din_vld_ff <=;
din_vld_ff0 <= ;
din_vld_ff1 <= ;
din_vld_ff2 <= ;
end
else begin
din_vld_ff0 <= din_vld_ff;
din_vld_ff1 <= din_vld_ff0;
din_vld_ff2 <= din_vld_ff1;
end
end //简洁写法:将信号din_vld_ff打4拍
always @(posedge clk or negedge rst_n )begin
if(rst_n==) begin
din_vld_ff <= () ;
end
else begin
din_vld_ff <= ({din_vld_ff[:],din_vld}) ; //din_vld为1bit
end
end
以上是单比特din_vld打4拍的对比写法,假如是要打十几拍,可以明显看出简洁写法的代码量少很多,这种打拍子的写法值得推崇。
b、din_vld是多比特信号,假设din_vld同样打4拍输入,利用简洁写法可以写成:
always @(posedge clk or negedge rst_n )begin
if(rst_n==) begin
din_vld_ff <= () ;
end
else begin
din_vld_ff <= ({din_vld_ff[5:],din_vld}) ; //din_vld为2bit
end
end
3)反正切函数,要注意由于θ在[-99.7°,99.7°]范围内,因此在角度输入时要注意换成第一、第四象限,最后结果输出时要注意还原成真实角度。
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n=='b0)begin
din_ff <= ;
flag <= ;
end
else if(din_vld)begin
if(din<)begin
din_ff = din;
flag = ;
end
else if(din<)begin
din_ff = din-;
flag = ;
end
else if(din<)begin
din_ff = din-;
flag = ;
end
else begin
din_ff = din-;
flag = ;
end
end
end
//角度还原为真实值
always @(posedge clk or negedge rst_n )begin
if(rst_n==) begin
dout_sin <= () ;
end
else if(flag_ff[:]==)begin //第一象限,y(16) = sin(x)
dout_sin <= (y[]) ;
end
else if(flag_ff[:]==)begin //第二象限,Sin(X)=Sin(A+90)=CosA,Cos(X)=Cos(A+90)=-SinA
dout_sin <= (x[]) ;
end
else if(flag_ff[:]==)begin //第三象限,the Sin(X)=Sin(A+180)=-SinA,Cos(X)=Cos(A+180)=-CosA
dout_sin <= ~(y[]) + 'b1 ;
end
else if(flag_ff[:]==)begin //第四象限,the Sin(X)=Sin(A+270)=-CosA,Cos(X)=Cos(A+270)=SinA
dout_sin <= ~(x[])
至此,基于FPGA的cordic算法代码实现需要注意的问题就讨论到这里。
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