使用verilog 实现 cordic 算法 ----- 旋转模式

1-设计流程

● 了解cordic 算法原理,公式,模式,伸缩因子,旋转方向等,推荐以下链接视频了解 cordic 算法。哔哩哔哩-cordic算法原理讲解
● 用matlab 或者 c 实现一遍算法
● 在FPGA中用 verilog 实现,注意使用有符号变量以及小数点定点化处理

备注:
在verilog 需要用 ram 存储的值:列举了13次迭代的tan值和对应角度;
在这里插入图片描述

2-RTL

分享自己写的一个cordic rtl :

2-1 测试代码 ,测试 一二三四象限内角度的sin cos 值。

module test_my_cordic(input i_clk,input i_rst);reg signed	[31:0]	r_angle;
reg					r_valid ;wire				w_ready;
wire signed	[31:0]	r_x = 39796;
wire signed	[31:0]	r_y = 0;(*dont_touch = "true"*)
my_cordic inst_my_cordic
(.i_clk             (i_clk),.i_rst             (i_rst),.i_iteration_count (16), //设置迭代次数 ,最大16次.i_setx            (r_x),.i_sety            (r_y),.i_set_angle       (r_angle),.i_valid           (r_valid),.o_sin             (),.o_cos             (),.o_valid           (),.o_ready           (w_ready)
);/*  测试 第四象限  0 ~ -90°
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_angle <= 0;end else if (r_angle == -5898240 && w_ready) beginr_angle <= 0;	end else if (w_ready && r_valid) beginr_angle <= r_angle - 655360;	end else beginr_angle <= r_angle;			end
end
*/// 测试 第一象限 0 ~ 90°
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_angle <= 0;end else if (r_angle == 5898240 && w_ready) beginr_angle <= 0;	end else if (w_ready && r_valid) beginr_angle <= r_angle + 655360;	end else beginr_angle <= r_angle;			end
end/* //测试 第三象限 -180 ~ -90°
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_angle <= -11796480;end else if (r_angle == -5898240 && w_ready) beginr_angle <= -11796480;	end else if (w_ready && r_valid) beginr_angle <= r_angle + 655360;	end else beginr_angle <= r_angle;			end
end
*//*// 测试 第二象限 90° ~ 180 °
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_angle <= 5898240;end else if (r_angle == 11796480 && w_ready) beginr_angle <= 0;	end else if (w_ready && r_valid) beginr_angle <= r_angle + 655360;	end else beginr_angle <= r_angle;			end
end
*/always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) r_valid <= 0;else if (w_ready && r_valid)r_valid <= 0;else if  (w_ready)r_valid <= 1;			else r_valid <= 0;	
endendmodule

2-2 核心代码:

//运算公式:
//x(i+1) = x(i) - y(i) * di * 2^(-i)
//y(i+1) = y(i) + x(i) * di * 2^(-i)
//z(i+1) = z(i) - arctan(di * 2^(-i))
//author : 技术小白爱FPGA
//备注:cordic 算法,旋转模式,迭代次数固定 16次,可以自己任意设置,最大16次module my_cordic (input                    i_clk                   ,input                    i_rst                   ,input [4:0]              i_iteration_count       ,input  signed [31:0]     i_setx                  ,input  signed [31:0]     i_sety                  ,input  signed [31:0]     i_set_angle             ,input                    i_valid                 ,output   signed [31:0]   o_sin                   ,output   signed [31:0]   o_cos                   ,output                   o_valid                 ,output                   o_ready    );wire signed	[31:0]	r_arctan [0:15];
wire				r_di ;reg signed	[31:0]	r_sin;
reg signed	[31:0]	r_cos;
reg signed	[31:0]	r_setx ;
reg signed	[31:0]	r_sety ;
reg signed	[31:0]	r_angle ;
reg	[4:0]			r_count;
reg					r_run_cal;
reg					ro_valid ;
reg					ro_ready ;
reg	[1:0]			r_site;assign o_sin   = r_sin;
assign o_cos   = r_cos;
assign o_ready = ro_ready;
assign o_valid = ro_valid;//存储 arctan 值,整体表示-----扩大2^16倍数,相当于将小数点定在16bit位置上
assign	r_arctan[0] = 2949120;
assign	r_arctan[1] = 1740967;
assign	r_arctan[2] = 919879;
assign	r_arctan[3] = 466945;
assign	r_arctan[4] = 234378;
assign	r_arctan[5] = 117303;
assign	r_arctan[6] = 58666;
assign	r_arctan[7] = 29334;
assign	r_arctan[8] = 14667;
assign	r_arctan[9] = 7333;
assign	r_arctan[10]= 3666;
assign	r_arctan[11]= 1833;
assign	r_arctan[12]= 916;
assign	r_arctan[13]= 458;
assign	r_arctan[14]= 229;
assign	r_arctan[15]= 114;//判断旋转的方向
assign r_di = (r_angle > 0 && r_run_cal)?1:0;//运算迭代  >>>  --- > 算数右移,不改变符号位; 如果使用 >> ,移位,高位补0;
always @ (posedge i_clk) 
beginif (i_valid) beginr_setx <= i_setx;r_sety <= i_sety;endelse if (r_run_cal && r_di ) beginr_setx <= r_setx - (r_sety >>> r_count);r_sety <= r_sety + (r_setx >>> r_count);		end else if (r_run_cal && !r_di) beginr_setx <= r_setx + (r_sety >>> r_count);r_sety <= r_sety - (r_setx >>> r_count);	end
end//旋转角度的迭代,输入角度的象限处理
always @ (posedge i_clk ) 
begin// 处理 一四象限 -90° ~ 90°if (i_valid && (i_set_angle >= -5898240 && i_set_angle <= 5898240 ) ) beginr_angle <= i_set_angle;r_site  <= 2'b00;// 处理 二象限 90° ~ 180°end else if (i_valid && (i_set_angle > 5898240 && i_set_angle <= 11796480 )) beginr_angle <= 11796480 - i_set_angle;r_site  <= 2'b10;// 处理 三象限 -180° ~ -90°end else if (i_valid && (i_set_angle >= -11796480 && i_set_angle < -5898240 )) beginr_angle <= -11796480 - i_set_angle ;r_site  <= 2'b11;end else if (r_di && r_run_cal) beginr_angle <= r_angle - r_arctan[r_count];		endelse if (!r_di && r_run_cal) beginr_angle <= r_angle + r_arctan[r_count];		end else beginr_angle <= r_angle;r_site  <= r_site ;end
end//迭代运算次数
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_count <= 0;end else if (r_count == i_iteration_count -1) beginr_count <= 0;endelse if (r_run_cal) beginr_count <= r_count + 1;end
end//迭代运算标志
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_run_cal <= 0;endelse if (r_count == i_iteration_count -1) beginr_run_cal <= 0;	endelse if(i_valid) beginr_run_cal <= 1;		endelse beginr_run_cal <= r_run_cal;	end
end//最终输出的 sin cos 值
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginr_sin <= 0;r_cos <= 0;endelse if (r_site == 2'b00 && r_count == i_iteration_count -1) beginr_sin <= r_sety;r_cos <= r_setx;		end else if (r_site == 2'b10 && r_count == i_iteration_count -1) beginr_sin <= r_sety;r_cos <= -r_setx;	end else if (r_site == 2'b11 && r_count == i_iteration_count -1) beginr_sin <= r_sety;r_cos <= -r_setx;	end
endalways @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) beginro_ready <= 1;endelse if (i_valid || r_run_cal) beginro_ready <= 0;		end else beginro_ready <= 1;end
end//最终输出的 sin cos valid 信号
always @ (posedge i_clk or posedge i_rst) 
beginif (i_rst) ro_valid <= 0;else if (r_count == i_iteration_count -1)ro_valid <= 1;		else ro_valid <= 0;	
endendmodule

2-3 tb仿真代码

module tb_cordic();reg i_clk;
reg i_rst;initial begin i_clk = 0;i_rst = 1;#100@(posedge i_clk)i_rst =0;
endalways #10 i_clk = ~i_clk;test_my_cordic inst_test_my_cordic (.i_clk(i_clk), .i_rst(i_rst));endmodule

3-仿真

a. 首先 有符号的信号需要设置 小数点位数,如下图所示:
在这里插入图片描述
b. 以第一象限为例子:0 ~ 90°
在这里插入图片描述
c. 运算处理 持续周期 就是 迭代次数:
在这里插入图片描述

d. 可借助 计算机科学模式验证结果:
在这里插入图片描述

4-可优化空间

● r_ange逻辑级数;
● 360°以内,高于180°和小于-180°处理
● 迭代运算拆成流水线形式;
● 加上向量模式
● 整体其它逻辑的优化

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/web/70003.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Python常见面试题的详解7

1. 内置的数据结构有哪几种 Python 中有多种内置的数据结构&#xff0c;主要分为以下几种&#xff1a; 1.1 数值类型 整数&#xff08;int&#xff09;&#xff1a;用于表示整数&#xff0c;没有大小限制。例如&#xff1a;1, -5, 100。浮点数&#xff08;float&#xff09;…

什么叫以太网?它与因特网有何区别?

以太网和互联网的定义与区别 以太网&#xff08;Ethernet&#xff09;和互联网&#xff08;Internet&#xff09;是两个不同的概念&#xff0c;虽然它们密切相关&#xff0c;但它们的作用和定义是不同的。 以太网&#xff08;Ethernet&#xff09; 以太网是一个 局域网&…

教育小程序+AI出题:如何通过自然语言处理技术提升题目质量

随着教育科技的飞速发展&#xff0c;教育小程序已经成为学生与教师之间互动的重要平台之一。与此同时&#xff0c;人工智能&#xff08;AI&#xff09;和自然语言处理&#xff08;NLP&#xff09;技术的应用正在不断推动教育内容的智能化。特别是在AI出题系统中&#xff0c;如何…

VScode内接入deepseek包过程(本地部署版包会)

目录 1. 首先得有vscode软件 2. 在我们的电脑本地已经部署了ollama&#xff0c;我将以qwen作为实验例子 3. 在vscode上的扩展商店下载continue 4. 下载完成后&#xff0c;依次点击添加模型 5. 在这里可以添加&#xff0c;各种各样的模型&#xff0c;选择我们的ollama 6. 选…

docker安装mysql:8.0

1.docker源 目前docker国内的源基本上用不了了&#xff0c;建议去淘宝找一找&#xff0c;我整了一个大概是10R一个月。 2.拉取镜像 docker pull mysql:8.0 3.启动容器 命令如下&#xff1a; docker run \-p 3306:3306 \-e MYSQL_ROOT_PASSWORD123456 \-v /home/data/mysq…

作用域链精讲

作用域链精讲 1编译阶段1.1分词1.2解析(解析为抽象语法树AST)1.3代码生成 2执行阶段3查询阶段4嵌套机制(这个比较重要)----就近原则5异常5.1计算机为啥要区分LHS和RHS5.2RHS查询5.3LHS查询 6什么是词法作用域7遮蔽效应8变量和函数的声明提升&#xff08;也是预解析&#xff09;…

4.【线性代数】——矩阵的LU分解

四 矩阵的LU分解 1. AB的逆矩阵2. 转置矩阵3. ALU3.1 2x2矩阵3.2 3x3矩阵3.3 nxn的矩阵分解的次数&#xff1f; 1. AB的逆矩阵 { ( A B ) ( B − 1 A − 1 ) I ( B − 1 A − 1 ) ( A B ) I ⇒ ( A B ) − 1 B − 1 A − 1 \begin{cases} (AB)(B^{-1}A^{-1}) I\\ (B^{-1}A^…

Arduino-ESP8266 GPIO(中断或轮询)

检测GPIO高低电平 1. 中断 2. 轮询 gpio.ino // GPIO按键输入 // 监听高电平接线图 // ESP8266 NodeMCU // ┌───────────┐ // │ D1(GPIO5) │──────┤按键一端 // │ │ │ // │ 3V3 │──────┤按键另一端 // └───…

FPGA简介|结构、组成和应用

Field Programmable Gate Arrays&#xff08;FPGA&#xff0c;现场可编程逻辑门阵列&#xff09;&#xff0c;是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物&#xff0c; 是作为专用集成电路&#xff08;ASIC&#xff09;领域中的一种半定制电路而出现的&#xff0c…

iOS 获取设备占用内存

获取应用占用内存 获取应用进程占用内存 - (NSUInteger)memoryUsage {task_vm_info_data_t vmInfo;mach_msg_type_number_t count TASK_VM_INFO_COUNT;kern_return_t result task_info(mach_task_self(), TASK_VM_INFO, (task_info_t)&vmInfo, &count);if (result …

WPF的MVVMLight框架

在NuGet中引入该库&#xff1a; MVVMLight框架中的命令模式的使用&#xff1a; <StackPanel><TextBox Text"{Binding Name}"/><TextBox Text"{Binding Title}"/><Button Content"点我" Command"{Binding ShowCommand…

如何使用OPENAI的Whisper功能进行音频字母提取功能

首先你可以使用 Python 中的 requests 库来下载该音频文件&#xff0c;然后通过 open() 打开该文件并传递给 OpenAI Whisper API。 完整代码如下&#xff1a; 安装需要的库&#xff1a; pip install openai requests Python 代码&#xff1a; OPENAI_API_KEY "your o…

地平线征程6全球首发上车比亚迪,开启大规模量产交付

2月10日&#xff0c;比亚迪举办智能化战略发布会&#xff0c;对外正式公布全民智驾战略&#xff0c;并发布全新天神之眼高阶智驾系统。未来&#xff0c;比亚迪全系车型将搭载天神之眼高阶智驾系统。 值得注意的是&#xff0c;地平线最新一代车载智能计算方案征程6系列全球首发…

深度学习04 数据增强、调整学习率

目录 数据增强 常用的数据增强方法 调整学习率 学习率 调整学习率 ​调整学习率的方法 有序调整 等间隔调整 多间隔调整 指数衰减 余弦退火 ​自适应调整 自定义调整 数据增强 数据增强是通过对训练数据进行各种变换&#xff08;如旋转、翻转、裁剪等&#xff09;&am…

常用查找算法整理(顺序查找、二分查找、插值查找、斐波那契查找、哈希查找、二叉排序树查找、平衡二叉树查找、红黑树查找、B树和B+树查找、分块查找)

常用的查找算法&#xff1a; 顺序查找&#xff1a;最简单的查找算法&#xff0c;适用于无序或数据量小的情况&#xff0c;逐个元素比较查找目标值。二分查找&#xff1a;要求数据有序&#xff0c;通过不断比较中间元素与目标值&#xff0c;将查找范围缩小一半&#xff0c;效率…

Lineageos 22.1(Android 15) 编译隐藏API的 android.jar

一、前言 有时候会我们开发系统应用需要一些系统的方法或者属性之类的,但是被隐藏导致无法正常显示,因为SDK提供的android.jar被隐藏了,所以只能看到sourcecode,实际上编译是会报错的,比如: 一般这种无法是两种,直接添加一个类,同包名同类名,或者依赖framework.jar,可以骗过…

Game Maker 0.11:《The Sandbox》创作愿景的全新篇章

开放元宇宙已经到来&#xff0c;用户生成内容&#xff08;UGC&#xff09;是其核心。在《The Sandbox》中&#xff0c;我们正在重新定义数字创作&#xff0c;给予新一代创作者工具&#xff0c;打造沉浸式、互动式的游戏和体验&#xff0c;超越传统的短格式内容。在过去的12个月…

(8/100)每日小游戏平台系列

项目地址位于&#xff1a;小游戏导航 新增一个打地鼠游戏&#xff01; 打地鼠&#xff08;Whack-a-Mole&#xff09;是一款经典的休闲游戏&#xff0c;玩家需要点击随机出现的地鼠&#xff0c;以获取分数。游戏时间有限&#xff0c;玩家需要在规定时间内尽可能多地击中地鼠&am…

【动态规划篇】:动态规划中的“双线叙述”--如何用状态转移解决双序列难题

✨感谢您阅读本篇文章&#xff0c;文章内容是个人学习笔记的整理&#xff0c;如果哪里有误的话还请您指正噢✨ ✨ 个人主页&#xff1a;余辉zmh–CSDN博客 ✨ 文章所属专栏&#xff1a;动态规划篇–CSDN博客 文章目录 一.双序列类DP解题步骤 二.例题1.最长公共子序列2.不相交的…

观察者模式说明(C语言版本)

观察者模式主要是为了实现一种一对多的依赖关系&#xff0c;让多个观察者对象同时监听某一个主题对象。这个主题对象在状态发生变化时&#xff0c;会通知所有观察者对象&#xff0c;使它们能够自动更新自己。下面使用C语言实现了一个具体的应用示例&#xff0c;有需要的可以参考…