Xilinx 的FFT IP核使用方法（配置为FFT 、IFFT两种模式）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Xilinx 的FFT IP核使用方法（配置为FFT 、IFFT两种模式）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

IP配置

Configuration
- 配置通道数和FFT长度
- 时钟频率以及数据吞吐速率
- FFT的结构选择
  - Srteaming , 可以对数据进行流水处理
  - Radix-4 , 基4的迭代算法，使用资源比流水线结构多，但是转换时间长
  - Radix-2, Radix-2 lite 都为基2的迭代算法，Radix-2 lite的资源占用更少，但是转换时间也更长。
- Run Time configuration transform length

可以动态改变配置信息。

Xilinx 的FFT IP核使用方法（配置为FFT 、IFFT两种模式）

Implementation
- Data format（数据格式）
  - 定点数或者浮点数
- Scaled option（缩放选项）
  - Unscaled ：所有整数位的数据输出。这可以使用更多的FPGA资源。
  - Scaled ：截取数据域输入数据位宽相同
  - Block Floating-Point ：这种方式确定要充分利用可用的动态范围需要多大的缩放，并以块指数的形式报告缩放因子。
- Rounding Modes
  - 截位方式：Truncation ,收敛截位。收敛舍入如果该数是奇数则向上舍入，如果该数是偶数则向下舍入
- Precision（精度）
  - 数据输入位宽
  - 相位因子位宽：该位宽越大输出噪声越小，但是占用资源越多
- Control Signals
  - 时钟使能信号
  - 复位信号
- Output Ordering
  - 输出数据选择是位/数字反转顺序或自然顺序。基于Radix-2的体系结构(流水I/O、Radix-2 Burst I/O和Radix-2 Lite Burst I/O)提供了位反转排序，基于Radix-4的体系结构(Radix-4 Burst I/O)提供了数字反转排序。对于流水I/O架构，选择自然顺序输出顺序会增加内核使用的内存。对于Burst I/O体系结构，选择自然顺序输出会增加整体转换时间
- Optional Output Fields
  - XK_INDEX 输出数据的通道数，也即是XK 的下标，
  - OVFLO 标识数据输出通道和状态通道。
- Throttle Schemes
  - 实时模式通常提供更小、更快的设计，但对何时必须提供和使用数据有严格的限制。非实时模式没有这样的限制，但设计可能更大、更慢。更多细节请参见控制FFT核心。

Xilinx 的FFT IP核使用方法（配置为FFT 、IFFT两种模式）

Detaild implementation
- Memory option
  - 选择数据存储的存储器类型
- Optimize options
  - Complex multipliers
    - Use CLB logic: 所有的复乘法器都是用片逻辑构造的。这适用于性能要求较低的目标应用程序，或DSP片较少的目标设备。
    - Use 3-multiplier structure: 所有复杂乘法器都使用三实乘、五加减结构，其中乘法器使用DSP片。这减少了DSP片数，但使用了一些片逻辑。该结构可以利用DSP片预加器，减少或消除对额外片逻辑的需要，提高性能。
    - Use 4-multiplier structure : 所有的复数乘法器都使用四个实数乘法，两个加减法结构，利用DSP片。这种结构以牺牲更多专用乘法器为代价获得了最高的时钟性能。在有DSP片的设备中，加/减操作在DSP片中实现。

Xilinx 的FFT IP核使用方法（配置为FFT 、IFFT两种模式）

s_axis_config_tdata（配置信息）

FWD/INV
- 0 时做FFT, 1时做逆FFT
NFFT
- FFT的点数，The value of NFFT is log2 (point size)，例NFFT=3时。做8点FFT
CP_LEN
- 循环前缀长度:在整个变换输出之前，从变换结束开始作为循环前缀初始输出的样本数量。CP_LEN可以是小于点大小的0到1之间的任何数字。此字段仅在循环前缀插入时出现。
SCALE_SCH
- 当FFT核被配置为处理浮点数据时，不需要伸缩计划(SCALE_SCH被忽略)。浮点数据的规范化和缩放在内部处理。
- 对于Burst I/O架构，伸缩调度为每个阶段指定两个比特，第一个阶段的伸缩由两个lsb给出。缩放可以指定为3、2、1或0，这表示要移位的比特数。N =1024，基数-4突发I/O的扩展调度示例为[1 02 3 2](从最后一级到第一级排序)。对于N =128, Radix-2突发I/O或Radix-2 Lite突发I/O，一种可能的扩展计划是[1 1 1 1 1 0 12](从最后一级到第一级排序)。
- 对于流水I/O体系结构，伸缩调度为每一对基数-2阶段指定两个比特，从两个lsb开始。例如，N = 256的伸缩调度可以是[2 2 2 3]。当N不是4的幂时，最后阶段的最大比特增长为1位。例如，对于N = 512，[0 2 2 2]或[1 2 2 2 2]是有效的伸缩调度，但[2 2 2 2 2]是无效的。对于这个转换长度，SCALE_SCH的两个msb只能是00或01。此字段仅在缩放算术(非缩放、块浮点或单精度浮点)时可用。

仿真结果

信号输入输出：

信号	方向	定义
s_axis_config_tdata	in	配置参数
s_axis_config_tvalid	in
s_axis_config_tready	out
s_axis_data_tdata	in	输入数据（复数）
s_axis_data_tvalid	in	数据有效信号
s_axis_data_tready	out
s_axis_data_tlast	in	标识每帧的最后一个数据
m_axis_data_tdata	out	数据输出（复数）
m_axis_data_tuser	out	输出数据的下标
m_axis_data_tvalid	out	数据有效
m_axis_data_tready	in
m_axis_data_tlast	out	标识最后一个数据
event_frame_started	out	当开始处理一个新帧时，该事件信号被断言为单个时钟周期。这个信号允许你计算帧数，并在需要时将核心的配置同步到特定的帧。
event_tlast_unexpected	out	当没有接收到一帧的最后一个数据而s_axis_data_tlast拉高时，这表明输入数据的长度与IP核预设的数据不匹配，输入数据长度小于预设的长度
event_tlast_missing	out	当接收到一帧的最后一个数据而s_axis_data_tlast没有拉高时，这表明输入数据的长度与IP核预设的数据不匹配，输入数据长度大于预设的长度
event_status_channel_halt	out	每当核心需要向data Output通道写入数据，但由于通道中的缓冲区已满而无法写入时，都会断言此事件。当发生这种情况时，核心处理将停止，所有活动将停止，直到通道缓冲区中有可用空间为止。框架没有损坏。事件引脚仅在非实时模式下可用。
event_data_in_channel_halt	out	当IP核需要来自数据输入通道的数据但没有可用数据时，在每个周期断言此事件。
event_data_out_channel_halt	out	每当核心需要向Status通道写入数据，但由于通道上的缓冲区已满而无法写入时，都会断言此事件。当发生这种情况时，核心处理将停止，所有活动将停止，直到通道缓冲区中有可用空间为止。框架没有损坏。事件引脚仅在非实时模式下可用。