该ip用于实现N=2**m(m=3~16)点FFT的变换,
实现的数学类型包括:
A) 定点全精度
B) 定点缩减位宽
C) 块浮点
每一级蝶型运算后舍入或者取整。对于N点运算,FFT还是逆FFT,scaling策略以及循环前缀的长度是运行时可配置的,可随帧改变,改变变换点数会复位FFT ip核。
有四种可选择的FFT的实现架构:
1) PipelinedStreaming I/O
2) Radix-4Burst I/O
3) Radix-2Burst I/O
4) Radix-2 Lite Burst I/O
FFTip核使用基二和基四分解法计算离散傅里叶变换,对于Burst I/O architectures采用时域抽取法实现,对于Pipelined Streaming I/Oarchitecture.使用频域抽取法。当使用基四计算时,其蝶型算法的级数是log 4 (N),每一级包括N/4的基四蝶型运算。对于点数不是4的指数情况,则需要一个额外的基二来组合数据。类似的基二实现法需要log 2 (N)级蝶型运算。对于scaling方法,其每一级的scaling因子由s_axis_config_tdata来配置。Ip核的端口如下:
输入输出方向在上图中已经很明显了,下面描述端口作用
Aclk输入时钟,上升沿有效
Aclken :使用有效信号,高使能
Aresetn:同步复位信号,低电平有效(至少保持aclk两个时钟周期)
s_axis_config_tdata:包括配置信息,CP_LEN, FWD/INV, NFFT,SCALE_SCH.
上面信号所有s开始的表示的是axi信号的slave端,m是master端。各信号作用参考《Fast Fourier Transform v9.0 LogiCORE IP Product Guide》
以8点FFT示意,configure
implementtation
summary
由于xilinx自带的testbench是VHDL的,这里给出自己写的verilog版本的testbench。
`timescale 1ns / 1ps ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: // Engineer: shichaog // // Create Date: 04/13/2016 08:35:42 PM // Design Name: // Module Name: TB_fft256 // Project Name: // Target Devices: // Tool Versions: // Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// module TB_fft256; // Inputs reg aclk; reg s_axis_config_tvalid; reg s_axis_data_tvalid; reg s_axis_data_tlast; reg m_axis_data_tready; reg [15:0] s_axis_config_tdata; reg [95: 0] s_axis_data_tdata; // Outputs wire s_axis_config_tready; wire s_axis_data_tready; wire m_axis_data_tvalid; wire m_axis_data_tlast; wire event_frame_started; wire event_tlast_unexpected; wire event_tlast_missing; wire event_status_channel_halt; wire event_data_in_channel_halt; wire event_data_out_channel_halt; wire [95 : 0] m_axis_data_tdata; reg[23:0] mem0_re[0:7]; reg[23:0] mem1_re[0:7]; reg[23:0] mem2_re[0:7]; initial $readmemh("/home/gsc/FPGA_exercise/bf_verilog/stimulus0_24bit.dat",mem0_re); initial $readmemh("/home/gsc/FPGA_exercise/bf_verilog/stimulus1_24bit.dat",mem1_re); initial $readmemh("/home/gsc/FPGA_exercise/bf_verilog/stimulus2_24bit.dat",mem2_re); reg[7:0] op_sample= 0; reg op_sample_first = 1; reg[7:0] ip_frame=0; reg[7:0] op_frame=0; integer i; // generate clk always #5 aclk =! aclk; // Instantiate the Unit Under Test (UUT) xfft_256 uut ( .aclk(aclk), // input wire aclk .s_axis_config_tdata(s_axis_config_tdata), // input wire [15 : 0] s_axis_config_tdata .s_axis_config_tvalid(s_axis_config_tvalid), // input wire s_axis_config_tvalid .s_axis_config_tready(s_axis_config_tready), // output wire s_axis_config_tready .s_axis_data_tdata(s_axis_data_tdata), // input wire [95 : 0] s_axis_data_tdata .s_axis_data_tvalid(s_axis_data_tvalid), // input wire s_axis_data_tvalid .s_axis_data_tready(s_axis_data_tready), // output wire s_axis_data_tready .s_axis_data_tlast(s_axis_data_tlast), // input wire s_axis_data_tlast .m_axis_data_tdata(m_axis_data_tdata), // output wire [95 : 0] m_axis_data_tdata .m_axis_data_tvalid(m_axis_data_tvalid), // output wire m_axis_data_tvalid .m_axis_data_tready(m_axis_data_tready), // input wire m_axis_data_tready .m_axis_data_tlast(m_axis_data_tlast), // output wire m_axis_data_tlast .event_frame_started(event_frame_started), // output wire event_frame_started .event_tlast_unexpected(event_tlast_unexpected), // output wire event_tlast_unexpected .event_tlast_missing(event_tlast_missing), // output wire event_tlast_missing .event_status_channel_halt(event_status_channel_halt), // output wire event_status_channel_halt .event_data_in_channel_halt(event_data_in_channel_halt), // output wire event_data_in_channel_halt .event_data_out_channel_halt(event_data_out_channel_halt) // output wire event_data_out_channel_halt ); initial begin // Initialize Inputs aclk = 0; s_axis_config_tvalid = 0; s_axis_config_tdata = 0; s_axis_data_tvalid = 0; s_axis_data_tdata = 0; s_axis_data_tlast = 0; m_axis_data_tready = 0; // Wait 100 ns for global reset to finish #150; m_axis_data_tready = 1; s_axis_config_tvalid = 1; //s_axis_config_tdata = 16'b0101100101011011; // FFT desired (and not IFFT s_axis_config_tdata = 16'b0000000000000111; // FFT desired (and not IFFT //s_axis_data_tlast = 1; s_axis_data_tdata = 96'h000000; s_axis_data_tvalid = 0; begin for(i=0;i<8;i=i+1) begin #10 s_axis_data_tvalid <= 1; s_axis_data_tdata <= {{24'h000000},mem1_re[i],{24'h000000},mem0_re[i]}; $display("mem_a[%d] = %h", i, mem0_re[i]); // if(i== 256) // s_axis_data_tlast <= 1; // else // s_axis_data_tlast <= 0; end end #10; s_axis_data_tdata = 96'h000000; s_axis_data_tvalid = 0; #1000 $finish; //$stop end endmodule
stimulus0_24bit.dat文件内容如下:
000000 000001 000002 000003 000004 000005 000006 000007
stimulus1_24bit.dat文件内容随便,这里是两个通道的FFT计算。仿真波形图如下:
MATLAB计算所得的FFT结果如下:
将FFT结果的放大后得到如下图:
MATLAB计算的结果是28,而fpga仿真结果是00000e,-4则是fffffe,这是因为设置了scaling因子,且scaling因子是2,即28/2=14。
关于hls的实现见:
http://blog.csdn.net/shichaog/article/details/50811449