IP核产生正弦函数解读.docx

1、IP核产生正弦函数解读本文介绍如何使用xilinx的CORDIC 核生产一个sin和cos波形？cordic的原理就不介绍了，XX一大堆，我们知道原理后，需要去使用它。环境：xilinx ISE 14.5 cordic 4.0 modelsim首先是IP核的选项设置，照例的有图才方便学习标注1：选择函数的类型，我们选择计算sin和cos值。标注2：选择cordic的结构，是字串行还是并行，我们选择并行。标注3：选择输出流水线类型，我们选择不要流水线。关于cordic的计算结构，是并行还是串行，datasheet上面有介绍时序图：看时序图可知，serial类型计算一个值，需要的clk比paral

2、lel需要的多，但是datasheet后面有说serial占用的资源少。如果感兴趣可以看datasheet上介绍的二者的内部结构。serial 占用的资源少，需要的clk多，也会使端口多出几个PIN，控制起来麻烦一点，如下图：关于输出流水线类型，我们选择NO Pipelining ，如果选择其他的，那么输出的结果会延迟不定时的clk才产生，当然好处是节省资源。选择NO Pipelining 时， 1个clk就出一个计算值，有点费资源。文档的最后有对二者的资源占用比较，可以参考。如果对延时不在意，但是想节省资源的话，就选择优化。datasheet相关介绍：标注1：选择相位角的格式，我们选择Sca

3、led Radians（意思是多少PI）。标注2：选择数据宽度，这个和你需要多少位宽的数据有关，我们选择16位。标注3：舍位模式，选择的是近似值。对于相位角格式，datasheet的定义为：数据的有效值的定义为：相位角： 第一位是符号位，第二、三位是整数位，其他是小数位。sin数据： 第一位符号位，第二位整数位，其他小数位。cos数据：第一位符号位，第二位整数位，其他小数位。数据的舍位模式：（具体可以看下表）标注1：选择阶乘和精度，0表示根据数据来自动选择。标注2：选择cordic算法的范围，将输出值控制在-pi/4 +pi/4之间还是-pi +pi之间。标注3：选择PIN，本来sin和cos

4、功能是可以不要RDY的，但是我需要RDY来查看什么时候输出数据才有效。标注2的详解：如果你要生成正弦余弦波，那么你的Coarse Rotation必须选上，让输出数据是整个圆平面。这样设置好的cordic IP核只是第一步，下一步是来设置合适的相位phase，以产生完整的波形。datasheet所示：我设置的数据位是16位，那么+1.0 - 16h2000; -1.0 - 16he000;（暂时给定phase的步进为16h00C0，至于怎么确定，下面会说到，cordic的时钟我设置的是100Mhz）如果直接让phase从 16h2000到 16he000，那么波形就会变成这样：原因是，16h2

5、000 到 16he000 之间有一长段的phase是大于+1和小于-1的，cordic IP核会当做+1和-1计算，所以才会一直是相同的值。那么怎样才能产生完整的正弦波？我们将phase从16he000 到 16h2000 ，仿真结果为：发现有的地方是完整的波形了，那么现在我们需要找到波形的衔接点：我选取x_out的二个波谷做一个周期，那么找到二个波谷对应的phase即可，注意cordic计算是需要clk，当rdy为1时，数据才有效，所以我们要找到延时的clk数。我用cnt来计算，大概11个clk，数据有效。（注意不同的cordic设置会产生不同的延时，所以cnt不是固定的）那波谷对应的ph

6、ase是向前数11个clk对应的phase：16hd980同样找到另一个波谷的phase值为：16h1940仿真产生完整的正弦余弦波：测试的testbench：那么步进的phase怎么计算呢？我选择的是16h00C0，十进制是192。刚才提到了，+1 到 -1（16h2000 到 16he000）之前有 ：16he000 - 16h2000 = 16hC000，也就是49152.256 * 192 = 49152，那么当步进取192的时候，256个clk就可以从2000加到E000了。这样不会出现起始数据不定的状况。这里建议数值是49152的约数比较好，当然不是它的约数也行。16h00C0 -

7、 0000 0000 1100 0000，按照datasheet的phase数据格式：000,0 0000 1100 0000，也就是十进制的0.0234375。而这个数的角度值为：0.0234375 * 180 = 4.21875，也就是每个clk步进4.21875。一个圆有360，那么从0到360一共步进360 / 4.21875 约等于 85.3次。我选择的clk为10ns，也就是85.3 * 10 ns输出一个完整的正弦余弦波。所以正弦余弦波的周期为1 / 853 ns 约等于 1.17Mhz。如果要产生自己想要的频率，那么需要更改步进，然后根据仿真找到衔接点的起始位置。补充：怎样在modelsim里面看波形，而不是数据。如果要从 波形形式 变回 数据形式，选择Literal格式即可。