北邮FPGA实验二cordic.docx

FPGA实验二：CORDIC算法实验报告 学院： 信息与通信工程学院 班级：000000000 姓名: 学号: 一、实验目的：（1）掌握FPGA设计中的流水线技术；（2）掌握Cordic算法的基本原理及其实现方法；（3）了解通过在片内生成ROM的方式进行在板模块测试的方法。二、实验内容： 按实验指导书所给出的步骤，在FPGA上实现Cordic算法用于计算sin(x)(6次迭代)。三、程序基本信息：CORDIC算法计算sin(x)（6次迭代）： 以下介绍程序中的输入输出参数和临时变量，在这里首先要说明一点，本程序主要进行的是二进制位运算，因此所有角度和函数值也都是采用二进制表示，具体描述如下： 角度值：均采用8位二进制数表示，也就是00000000-11111111（十进制0-255），对应角度值中的0-2，因此10000000对应（180），01000000对应/2（90），依此类推。每一最低位表示360/256。函数值：程序中输出的三角函数值同样采用8位二进制数表示，但三角函数有正有负，因此实际采用的是8位补码，第一位是符号位（0为正，1为负），后面7位为数据位，即00000000-01111111（0-127）对应0-+1，而10000000-11111111（128-255）对应-1到-1/256，每一最低位表示1/256。输入及输出参数：clk：时钟信号；rst：重置信号；ena： 启动信号，该信号置1时系统开始运算过程；phase_in（8位二进制数）：输入的角度值；sin_out（8位二进制数）：输出的sin函数值函数变量（仅在运行中调用）：cos_out（8位二进制数）：计算得到的cos函数值，与sin_out同时产生但不输出；phase_in_reg（8位二进制数）：程序中实际参与运算的角度值，下面会进行说明；x0-x6、y0-y6、z0-z6（均为8位二进制数）：在迭代算法中使用的临时参数，x和y参数存储三角函数值，z存储角度值。x0、y0、z0存储初值，其它参数存储6次迭代的临时值。quadrant（8个1位存储器）：存储输入角度值的相位信息，具体用处见下面说明。PIPELINE：流水线，必须和数据位长相同。本程序使用8级流水线。四、程序流程图：CORDIC算法的旋转模式：它采用二进制位运算，即： 1、z_i（d_i）正负的判断：通过判断z_i符号位（首位）； 2、2(-i)的实现：即每次迭代时对x_i或y_i作除2操作，具体实现方法为把原二进制值向右移动一位，移出的空位补0。 3、每次迭代时，z的值要减去的角度值满足公式tan(-1)2(-i) 。根据原输入角度值所在象限对迭代后的结果进行处理：利用三角函数的性质，由于结果是在角度位于第一象限的情况下获得的，因此可作如下处理。（输入角度在）第二象限：sinx值不变，cosx值取负。第三象限：sinx和cosx值均取负。第四象限：cosx值不变，sinx取负。取负方法：所有二进制位取反加一（补码）。五、功能测试记录：1、CORDIC算法计算sin(x)值2、Chipscope在板调试波形：六、调试过程中的主要问题及难点：1、Chipscope的仿真波形显示错误。由如下原因导致Chipscope内核定义文件设置有误，程序中采用了双触发源，因此Trigger Ports应有2个。2、ModelSim仿真信号混乱。应该在确保选中测试文件的情况下进行仿真3、双击“Analyze Design Using Chipscope”时，系统报错。是因为顶层测试文件中实例化IPCore模块语句中，IPCore名字与工程中创建的IPCORE名字不一致。七、