FPGA查找表法sin函数的实现.docVIP

实验一 Sin(x)函数的计算 一、实验要求 1、系统可以根据输入的角度（或弧度）x，显示相应的sin(x)数值，保证角度精度≤0.1度。 2、编辑测试激励文件，进行相关测试，注意测试的完备性。 3、根据DE2板资源，设计下载测试方案，并且完成硬件下载测试。 二、实验方案 本实验要求用FPGA实现角度（0度~360度）的Sin函数的计算，角度的分辨率小于等于0.1度。考虑到实现的简便性，本实验采用查表法实现Sin函数的计算。首先我们用Matlab计算出Sin函数值，然后生成.mif文件。用Matlab生成的.mif文件在Quartus中配置FPGA的Rom。跟具输入的角度值得到其Sin函数值存储的Rom地址，然后根据地址取出Rom中存储的Sin函数值，最后显示在数码管上，从而实现Sin函数的计算。 三、实验过程及代码 Matlab中.mif文件的生成 由于输入的角度值为0度~360度，所以计算出的Sin函数值至少有3600个，但由于Sin函数值的对称性，所以实际上存储在FPGA的Rom中的值只需要900个。因此在Matlab中我们设置depth=1024，在这里我们对Sin函数值做了扩大10000倍后四舍五入取整的处理，以便于在Rom中存储，所以在这里我们设置width=14。Matlab中的程序如下： clear all; close all; clc; t=[0:0.1:90]; %角度 x=pi*t/180; %弧度数 sin_val=sin(x); %sin函数值 fid=fopen(sine.mif,wt); %以wt格式打开文件sine.mif fprintf(fid,width=14;\r\n); %设置width=14 fprintf(fid,depth=1024;\n); %设置depth=1024 fprintf(fid,address_radix=uns;\n); fprintf(fid,data_radix=dec;\n); fprintf(fid,content begin\n); for j=1:901 i=j-1; fprintf(fid,%d:% d;\n,i,round(sin_val(j)*10000)); end fprintf(fid,end;\n); fclose(fid); 然后利用宏功能模块编制LPM_ROM存放上面的数据，取名sin_rom.v，用上面编写的sine.mif初始化这个模块，自动生成的Verilog代码。 2、顶层模块 顶层模块采用Verilog HDL语言编写，保存为sinx.v。输入信号包括一个时钟信号clk，一个复位信号rst_n，一个9位的输入角度的整数部分a，一个4位的输入角度的小数部分b，输出信号包括6个7位的数码管显示信号。由于在Rom中只存储了900个Sin函数值，所以需要对输入的角度进行转换，然后根据转换后的地址对Rom寻址，得在其函数值，在顶层模块中对得到的函数值进行为的的分离，得到函数值的每一位，用于数码管的显示。代码如下： module sinx(clk,rst_n,a,b,hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5); input clk,rst_n; input [8:0] a; input [3:0] b; output [6:0] hex0,hex1,hex2,hex3,hex4,hex5; reg [3:0] data1,data2,data3,data4,data5; wire [3:0] data0; wire [13:0] q; wire [9:0] addr; reg [13:0] qr; jiaodu U( .clk(clk), .a(a), .b(b), .addr(addr), .fh(data0) ); sin_rom sin_rom_inst ( .address ( addr ), .clock ( clk ), .q ( q ) ); reg [2:0] num; always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin num =3d0; qr =14d0; end else begin qr = q; num = num+1b1; case(num) 3d1 : data1 =qr%4d10; 3d2 : data2 =(qr/4d10)%4d10;