内容发布更新时间 : 2024/5/18 23:08:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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0-2π，因此10000000对应π（180°），01000000对应π/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：

开始初始化相关变量输入的角度值转换为第一象限角度值，以下使用转换后的角度值计算置x0=1/An，y0=z0=0执行迭代运算根据原输入角度的象限对迭代后的结果进行处理输出sin(x)结束 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：sin?x值不变，cos?x值取负。第三象限：sin?x和cos?x值均取负。第四象限：cos?x值不变，sin?x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、实验总结：

接触到了一种比较新的Cordic算法 ，并对其有了一个比较初步的了解。再一次地熟悉了ISE 13.2集成开发环境和Modelsim软件的使用方法；。