Xilinx FPGA之波形发生器之IP核CORDIC配置

在Xilinx FPGA开发中，波形发生器是一种常见的应用，而CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer）算法是实现波形发生器的一种高效方式。CORDIC算法能够通过一系列的迭代操作来实现包括三角函数、双曲函数、对数和指数函数等在内的各种计算。在FPGA中配置CORDIC IP核是实现波形发生器的关键步骤。 ISE（Integrated Synthesis Environment）工程的打开是进行FPGA设计的第一步。在ISE工程中，通常会通过一系列的步骤来设计电路，包括逻辑综合、布局布线等。而在这个过程中，“Design à Implementation à Hierarchy”视图为我们提供了一个层次化的工程视图，可以让我们更加直观地管理和修改设计中的各个模块。 CORDIC算法的核心优势在于不需要乘法器和除法器，只通过简单的位移和加减法来完成复杂的计算。在FPGA中使用CORDIC算法的一个重要应用就是波形生成，例如生成正弦波、余弦波等。FPGA内部的并行处理能力使得CORDIC算法能够以较快的速度计算出波形的数值，这对于需要实时波形处理的应用尤其重要。 在ISE工程中新建一个CORDIC IP核，首先需要通过右键点击在“Design à Implementation à Hierarchy”中选择“New Source..”，这一步会启动“New Source Wizard”。在这个向导中，用户需要选择新建的文件类型为“IP(COREGenerator&ArchitectureWizard)”，即IP核生成器和架构向导。文件名可以命名为“sin_controller”，用于生成正弦波控制器，文件存放位置可以设置为工程路径下的“ipcore_dir”文件夹。勾选“Add to project”确保此IP核源文件被添加到ISE工程中。 在完成新建源文件之后，接下来是IP核的选择和配置。在“SelectIP”页面中，需要在“MathFunctionsàCORDICàCORDIC”中找到CORDIC IP核，并选中它。然后进行CORDIC的配置参数设置。在第一个配置页面中选择“Functional Selection”为“Sin and Cos”来生成正弦和余弦波形，架构配置为“Parallel”，这表示算法将采用并行处理方式。对于“Pipelining Mode”，可以选择“Maximum”来最大化流水线操作的使用，这样可以提高波形生成的频率。 在第二个配置页面中，需要设置“PhaseFormat”为“ScaledRadians”，这意味着输入给CORDIC IP核的相位是-1到+1的数据范围，IP核会自动将其扩展到实际的相位值。这是因为正弦函数的输入相位通常在-π到π之间。而输入宽度“InputWidth”设置为16bit，以便提供足够的精度。输出宽度“OutputWidth”设置为12bit，以便得到精度足够的正弦波形的值。 此外，还需要设置“RoundMode”为“Truncate”，表示输出值将会被截断到指定的位宽。在第三个配置页面中需要确保勾选“CoarseRotation”和“YOUT”，以便生成正弦波输出。完成所有设置后，点击“Generate”来生成CORDIC IP核。 在FPGA开发中，对CORDIC算法的深入理解和灵活运用可以大大简化硬件设计的复杂性，同时还能提高资源利用率和设计性能。正确配置CORDIC IP核对于实现高效的波形发生器至关重要。通过本文的介绍，我们了解到了如何在Xilinx FPGA的ISE环境中新建和配置CORDIC IP核，以及配置过程中需要注意的关键参数设置。这将有助于从事FPGA开发的工程师们更好地设计出满足特定需求的波形发生器IP核。