FFTIP核使用指南

1、fft ip核使用指南1、 硬件平臺(tái)：ep4ce22f17c6 軟件平臺(tái)：quartus10.1、fft megacore function v10.12、 fft的架構(gòu)及參數(shù)說明： 1.點(diǎn)擊ip toolbench中的parameterize進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置對(duì)話框 2. 關(guān)于參數(shù)的解釋transfrom length：轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度，默認(rèn)的為1024點(diǎn)，它的范圍：6465536 點(diǎn)數(shù)越多，消耗的時(shí)間和資源越多。data precision：輸入數(shù)據(jù)的精度，12為的精度即輸入的二進(jìn)制數(shù)的位 數(shù)為12，當(dāng)然位數(shù)越長(zhǎng)，精度越高，消耗的資源越 多。twiddle precision：轉(zhuǎn)換因子精度：和data

2、precision一樣，精度越高 消耗的資源越多。但是旋轉(zhuǎn)因子精度必須小于或 等于數(shù)據(jù)精度。注意：在設(shè)置參數(shù)的時(shí)候，altera 使用的是“data precision 和 twiddle precision”，用了“precision”這個(gè)詞，而不是“width”3、 關(guān)于結(jié)構(gòu)（architecture）的解釋:設(shè)置好 fft 兆核函數(shù)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的 parameters標(biāo)簽頁以后，選擇 architecture標(biāo)簽頁：在architecture欄內(nèi)， 主要可進(jìn)行i/o data flow和engine option兩部分的設(shè)置。主要是決定fft megacore的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 i/o da

3、ta flow 的設(shè)置共有三種選擇：streaming、buffer burst和 burst。 在不同的 fft 系統(tǒng)中，有時(shí)候使用連續(xù)的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)不斷地被送到fft核， 經(jīng)過變換之后再連續(xù)的輸出。 但是 fft的運(yùn)算是需要一定時(shí)間的，而在這個(gè)時(shí)間內(nèi)新來的數(shù)據(jù)還是被源源不斷地送到 fft核，所以為了能保證這些數(shù)據(jù)也能被處理，就需要一個(gè)足夠大的 ram。新來的數(shù)據(jù)先被暫存起來，等fft核工作完后再送入。從整體上來看，fft的工作是不間斷的，輸入和輸出都是連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)。 在有的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是突發(fā)的，比如在網(wǎng)絡(luò)中。有時(shí)候會(huì)一次來一個(gè)數(shù)據(jù)包，而有時(shí)候系統(tǒng)會(huì)沒有數(shù)據(jù)，這時(shí)候fft是空間的。所以在這

4、種系統(tǒng)中，就不需要那么多的ram 資源了。 i/o data flow 主要就是設(shè)置這個(gè)選項(xiàng)。streaming 針對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù)處理，buffer burst 和 burst 都是針對(duì)突發(fā)數(shù)據(jù)的情況。streaming 模型下使用的ram 最多，buffer burst又比 burst 的 ram 多一些。 假定在突發(fā)模式下，突發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包的機(jī)率非常高的話。那么相比于burst 模式，buffer burst 雖然多用了一些 ram，但是效率更高。因?yàn)樗懈嗟?ram 用來緩存數(shù)據(jù)，而對(duì)于 burst，由于沒有額外用來緩沖數(shù)據(jù)的 ram，只能是收到一個(gè)包后就拒絕再收包，直到它把這些數(shù)據(jù)處理完

5、為止。 fft運(yùn)算過程中的數(shù)據(jù)處理模塊，fft engine 只有在buffer burst和burst的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)下才能被設(shè)置?？梢栽趨?shù)中設(shè)置它的結(jié)構(gòu)和數(shù)目。下面引用原手冊(cè)中的兩張圖片，說明quad 和single兩種結(jié)構(gòu)的區(qū)別。 其實(shí)我們可以不用太深究這兩種結(jié)構(gòu)到底差別在哪里，只是在性能和資源間進(jìn)行折衷就好了。quad output 比 single output性能好，fft引擎數(shù)目越多性能也越好，當(dāng)然，性能越好所需的資源也越多。 4. 關(guān)于（implementation options）的說明： 復(fù)數(shù)乘法器的實(shí)現(xiàn)可以選擇是用三個(gè)乘法器/五個(gè)加法器的方案實(shí)現(xiàn)還是四個(gè)乘法器/兩個(gè)加法器實(shí)

6、現(xiàn)。根據(jù) fft megacore v2.2.0 的勘誤表2，在 cyclone ii 系列 fpga 上如果采用四/二的結(jié)構(gòu)，實(shí)際性能會(huì)和手冊(cè)上相差很遠(yuǎn)，值得注意一下。 另外， 也可以選擇具體用什么資源實(shí)現(xiàn)乘法器， 是用門的 dsp block還是用純le實(shí)現(xiàn)。 2、 頂層原理圖以及個(gè)引腳的說明： 輸入信號(hào)：clk ：輸入時(shí)鐘；rest_n：輸入復(fù)位信號(hào)；inverse：轉(zhuǎn)換方向，0的時(shí)候是正變換，1的時(shí)候是反變換；sink_valid：每幀輸入數(shù)據(jù)有效時(shí)為高電平；sink_sop：用來指示每幀輸入數(shù)據(jù)的第一個(gè)數(shù)據(jù) ；sink_eop：用來指示每幀輸入數(shù)據(jù)的最后一個(gè)數(shù)據(jù)；sink_real1

7、1:0：輸入數(shù)據(jù)的實(shí)部，精度為十二位；sink_imag11:0：輸入數(shù)據(jù)的虛部，精度為十二位；sink_error1:0: 輸入錯(cuò)誤標(biāo)志位；source_ready: .輸出信號(hào):source_ready: .source_error1:0: 輸出錯(cuò)誤標(biāo)志錯(cuò)誤位；source_sop：用來指示每幀輸出數(shù)據(jù)的第一個(gè)數(shù)據(jù) ；source_eop：用來指示每幀輸出數(shù)據(jù)的最后一個(gè)數(shù)據(jù)；source_valid：輸出數(shù)據(jù)有效標(biāo)志位；source_exp5:0: 輸出數(shù)據(jù)的的指數(shù)位；source_real11:0：輸入數(shù)據(jù)的實(shí)部，精度為十二位；source_imag11:0：輸入數(shù)據(jù)的虛部，精度為十二位

8、；在前文中已經(jīng)敘述過，fft megacore使用的不是浮點(diǎn)數(shù)，但是它又不全是定點(diǎn)數(shù)，而是一種特殊的結(jié)構(gòu)。浮點(diǎn)數(shù)是 fft變換中的每個(gè)數(shù)各自有各自的指數(shù)，而 fft megacore的結(jié)構(gòu)則是所有的數(shù)共用一個(gè)指數(shù)，這個(gè)指數(shù)是所有數(shù)中最大的數(shù)的指數(shù)。管腳的具體時(shí)序控制請(qǐng)參照以下波形仿真圖： 對(duì)應(yīng)例化如下： fft fft_test(.clk(divclk),.reset_n(1),.inverse(0),.sink_valid(1),.sink_sop(sink_sop),.sink_eop(sink_eop),.sink_real(ad1_d_r),.sink_imag(0),.sink_error(00),.source_ready(1),.sink_ready(),.source_error(),.source_sop(),.source_eop(),.source_valid(),.sour