Vivado IP核之复数浮点数累加 Floating-point 快速实现多个数据相加

前言

        在FPGA中，常常都会设计到浮点数的累加，单纯的两个两个的相加会占用大量的时钟周期，无意中发现xilinx提供的Floating-point IP核具有累加功能，那这就非常方便了，可以节约大量的时钟周期。上次在网上搜了半天也没搜到累加IP核的配置，所以我打算将该IP核实现累加的操作过程记录下来。

提示：以下是本篇文章正文内容，均为作者本人原创，写文章实属不易，希望各位在转载时附上本文链接。

一、Floating-point IP核配置步骤

         上面这张图片是对那几个位数配置的说明，之所以要配置他们，是因为这个IP核不是直接累加浮点数，而是先转为定点数累加完成后再转回浮点数。图片当中有说可以配置它推荐的位数累加，虽然有转为定点数这个过程，但跟用单精度浮点数累加一样。也就是位数达到一定的要求下，能完完全全保证精度。此处我没有将位数配置那么高，配置的太高要的DSP资源就很多。

二、仿真

1.顶层代码

代码如下：

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: cq university
// Engineer: clg
// Create Date: 2022/09/15 19:55:41
// Design Name: 
// Module Name: complex_accumulator_ip
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 2017.4
// Description: 
// Dependencies: 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//module complex_accumulator_ip(input                               clk                        ,input                               valid                      ,//执行加法有效信号input              [  31:0]         re_a                       ,//复数a的实部input              [  31:0]         im_a                       ,//复数a的虚部input                               last                       ,//累加最后一个数据标志信号output                              res_valid                  ,//结果有效信号output                              res_last                   ,//全部数据累加完标志信号output             [  31:0]         re_res                     ,//运算结果实部output             [  31:0]         im_res                      //运算结果虚部);float_accumulator_ip u1_float_accumulator_ip(                       //实部累加.aclk                              (clk                       ),.s_axis_a_tvalid                   (valid                     ),.s_axis_a_tdata                    (re_a                      ),.s_axis_a_tlast                    (last                      ),.m_axis_result_tvalid              (res_valid                 ),.m_axis_result_tdata               (re_res                    ),.m_axis_result_tlast               (res_last                  ) 
);float_accumulator_ip u2_float_accumulator_ip(                       //虚部累加.aclk                              (clk                       ),.s_axis_a_tvalid                   (valid                     ),.s_axis_a_tdata                    (im_a                      ),.s_axis_a_tlast                    (last                      ),.m_axis_result_tvalid              (                          ),.m_axis_result_tdata               (im_res                    ),.m_axis_result_tlast               (                          ) 
);endmodule

2.仿真代码

代码如下：

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: cq university
// Engineer: clg
// Create Date: 2022/09/15 19:56:43
// Design Name: 
// Module Name: complex_accumulator_ip_tb
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 2017.4
// Description: 
// Dependencies: 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//module complex_accumulator_ip_tb();
reg                                     clk                        ;
reg                                     valid                      ;
reg                    [  31:0]         re_a                       ;
reg                    [  31:0]         im_a                       ;
reg                                     last                       ;
wire                   [  31:0]         re_res                     ;
wire                   [  31:0]         im_res                     ;
wire                                    res_valid                  ;
wire                                    res_last                   ;always #1 clk=!clk;
initial begin clk=0;valid=0;last=0;re_a=0;im_a=0;
#1 last=0;
#2 re_a=32'b00111111100000000000000000000000;                       //1im_a=32'b00111111100000000000000000000000;                     //1valid=1;
#2 re_a=32'b01000000000000000000000000000000;                       //2im_a=32'b01000000000000000000000000000000;                     //2
#2 re_a=32'b01000000010000000000000000000000;                       //3im_a=32'b01000000010000000000000000000000;                     //3last=1;
#2 last=0;valid=0;
//#3 valid=0;
endcomplex_accumulator_ip u1_complex_accumulator_ip(.clk                               (clk                       ),.last                              (last                      ),.valid                             (valid                     ),//执行加法有效信号.re_a                              (re_a                      ),//复数a的实部.im_a                              (im_a                      ),//复数a的虚部.re_res                            (re_res                    ),//运算结果实部.im_res                            (im_res                    ),//运算结果虚部.res_valid                         (res_valid                 ),.res_last                          (res_last                  ) 
);endmodule

三、仿真结果分析

        仿真结果如图所示，可知该模块成功实现了3个复数浮点数的累加，结果输出延时26个时钟周期，和前面IP核配置的延时一致。

总结

        以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了如何利用IP核快速实现复数浮点数累加的基本操作，大家如果想用它来完成更多的数据累加，自己则要修改代码或者理解操作后自己编写代码。