第13章算術(shù)庫01ppt課件

1、第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 第第13章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.1 比較器模塊比較器模塊 13.2 計數(shù)器模塊計數(shù)器模塊 13.3 差分模塊差分模塊 13.4 除法模塊除法模塊 13.5 增益模塊增益模塊 13.6 遞增遞減模塊遞增遞減模塊 13.7 乘法累加模塊乘法累加模塊 第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.1 比較器模塊比較器模塊 比較器模塊(Comparator Block)的功能是比較兩個Simulink信號，而后前往一個標志位。此模塊自動識別輸入數(shù)據(jù)的類型(如有符號二進制數(shù)或無符號整數(shù)等)。表13-1給出了比較器模塊的參數(shù)闡明。 圖13-1是一個運用了比較器模塊的設(shè)計實例。 第

2、第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-1 比較器模塊參數(shù)闡明名 稱比較條件表達式說 明Operatora = = b , a = b , a ba = b , a b表示在兩個數(shù)據(jù)總線上需求完成的操作方式第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖圖13-1 Comparator Block實例實例第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.2 計數(shù)器模塊計數(shù)器模塊 計數(shù)器模塊(Counter Block)是一個加減計數(shù)器，表13-2是此模塊的參數(shù)表。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-2 計數(shù)器模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值和選項說 明Bus typeSigned Integer, Signed Fractio

3、nalUnsigned Integer設(shè)定用于計數(shù)器的總線的數(shù)據(jù)格式number of bits. 151選擇小數(shù)點左側(cè)的計數(shù)位數(shù) . number of bits051選擇小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)，此選擇中，假設(shè)不是選為有符號小數(shù)，右側(cè)的數(shù)應為0Count ModuloUser Defined設(shè)定計數(shù)周期，即設(shè)多少進制計數(shù)方式第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.3 差分模塊差分模塊 差分模塊(Differentiator Block)是一個有符號整數(shù)差分器，此模塊可用于DSP功能塊中，如CIC濾波器。表13-3給出了此模塊的參數(shù)闡明。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-3 差分模塊參數(shù)闡明名

4、稱數(shù) 值說 明Number of Bits251設(shè)置二進制位數(shù)第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.4 除除 法法 模模 塊塊 除法模塊(Divider Block)接受除數(shù)和被除數(shù)，然后計算出它們的商和余數(shù)。其中除數(shù)、被除數(shù)、商和余數(shù)的數(shù)據(jù)位寬類型是一樣的。圖13-2是一個運用了除法模塊的設(shè)計實例。表13-4是此模塊的參數(shù)表。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖13-2 除法模塊運用實例 第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-4 除法模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值和選項說 明Bus typeSigned Integer, Signed FractionalUnsigned Integer指定用于除法

5、器的總線的位寬格式number of bits. 151選擇小數(shù)點左側(cè)的位數(shù) .number of bits051選擇小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)只需選擇了有符號小數(shù)時才干作此選擇PipelineOn或Off中選擇“On將添加一級流水線，以添加數(shù)據(jù)的吞吐量第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.5 增增 益益 模模 塊塊 增益模塊(Gain Block)的輸出等于輸入信號乘上一個給定的增益因子。對于引入的增益模塊必需在增益參數(shù)表中設(shè)定一個數(shù)值，要求輸入信號值與增益因子都必需是標量。 留意：可以在Simulink環(huán)境設(shè)計中引入增益模塊，但此模塊只能用于仿真，SignalCompiler無法將其轉(zhuǎn)化為VHDL。

6、表13-5是此模塊的參數(shù)表。 圖13-3是一個運用了Gain 模塊的實例。 第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-5 增益模塊的參數(shù)闡明 名 稱數(shù)值與選項說 明Gain ValueUser Defined由用戶設(shè)定增益值，數(shù)值類型是十進制數(shù)，此數(shù)將對應總線的數(shù)據(jù)格式Map Gain Value to Bus TypeSigned IntegerS i g n e d FractionalU n s i g n e d Integer將設(shè)定的Gain Value轉(zhuǎn)成格式與But對應Gain Value number of bits. 151增益值選擇小數(shù)點以左的位數(shù)，包括增益值的符號位第第13

7、13章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 . Gain Value number of bits051增益值選擇小數(shù)點以右的位數(shù)。留意，中選中“Signed Fractional選項后才干作以上選擇Number of Pipeline Levels04設(shè)定流水線延時Use LPMOn或Off此參數(shù)選擇可用于綜合。當翻開“Use LPM選項時，增益模塊就被映射于LPM庫中的LPM_MULT功能塊，于是VHDL綜合器就能調(diào)用Altera的LPM_MULT功能塊了Use Control InputsOn或Off提示用戶能否要運用另加的輸入控制信號(如時鐘使能和復位信號等)。留意，只需當設(shè)置“Number of Pip

8、eline Levels大于1時才干作此選擇第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 名 稱數(shù)值與選項說 明Clock Phase SelectionUser Defined相位選擇。只需當“Number of Pipeline Levels的設(shè)置大于1時才干有此選項。這里所選的相位值以一個二進制數(shù)來表達。二進制中的1表示在此相位中的模塊被使能。例如，二進制數(shù)：1：表示模塊一直使能，一切的數(shù)據(jù)都可經(jīng)過此模塊10：表示每隔一個相位模塊被使能一次，而只需此時數(shù)據(jù)才干被經(jīng)過0100：此模塊在4個相位數(shù)中的第2相位數(shù)輸出時才被使能，并且只需在此時數(shù)據(jù)才干經(jīng)過。換句話說，在第1、3、4位數(shù)出現(xiàn)時，數(shù)據(jù)無法經(jīng)過此模

9、塊第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖圖13-3 運用運用Gain 模塊的電路模塊的電路第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.6 遞增遞減模塊遞增遞減模塊 遞增遞減模塊(Increment Decrement Block)產(chǎn)生一個順時計數(shù)序列，其輸出可以是有符號整數(shù)、無符號整數(shù)、有符號二進制小數(shù)。對于一切的數(shù)據(jù)類型，計數(shù)序列都是在最低位LSB遞增或遞減1。表13-6就是這種模塊的參數(shù)表。模塊有一個時鐘相位選擇控制項，詳細闡明如表13-6所述。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-6 遞增遞減模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值與選項說 明Bus TypeSigned IntegerSigned Fracti

10、onalUnsigned Integer選擇用于總線的數(shù)據(jù)格式(類型) n u m b e r o f bits. 151選擇小數(shù)點以左的二進制數(shù)位，包括符號位 . number of bits051選擇小數(shù)點以右的二進制數(shù)位。留意，這項選擇只需選了“Signed Fractional后才存在第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 DirectionI n c r e m e n t o r Decrement選擇加法或減法計數(shù)Starting ValueUser Defined輸入計數(shù)初始值U s e C o n t r o l InputsOn 或 Off選“On表示運用另加的控制輸入信號，如時鐘

11、使能或復位等C l o c k P h a s e SelectionUser Defined相位選擇只需當“Number of Pipeline Levels的設(shè)置大于1時才干有此選項。這里所選的相位值以一個二進制數(shù)來表達。二進制中的1表示在此相位中的模塊被使能。此選項的功能例如可參考表13-5第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖13-4是一個運用了遞增遞減模塊的例如。圖圖13-4 Increment or Decrement運用實例運用實例第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.7 乘法累加模塊乘法累加模塊 乘法累加模塊(Multiply Accumulate Block)是由一個乘法器和一個

12、累加器構(gòu)成的模塊。其輸入的數(shù)據(jù)類型可以是有符號整數(shù)、無符號整數(shù)、有符號二進制小數(shù)。表13-7是此模塊的參數(shù)表。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-7 乘法累加模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值與選項說 明Bus TypeSigned IntegerS i g n e d FractionalU n s i g n e d Integer選擇用于總線的數(shù)據(jù)格式(類型)Input A number of bits. 151選擇小數(shù)點以左的二進制數(shù)位，包括符號位Input A . number of bits051選擇小數(shù)點以右的二進制數(shù)位。留意，這 項 選 擇 只 需 在 選 了 “ S i g n e

13、d Fractional后才存在Input B number of bits. 151選擇小數(shù)點以左的二進制數(shù)位，包括符號位第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 Input B . number of bits051選擇小數(shù)點以右的二進制數(shù)位。留意，這 項 選 擇 只 需 在 選 了 “ S i g n e d Fractional后才存在DirectionIncrement orDecrement選擇加法或減法計數(shù)Output Result Bits151選擇輸出的位數(shù)Pipeline RegisterNone, Data InputsM u l t i p l i e r OutputData

14、Inputs andMultiplier確定能否要將流水線方式加到數(shù)據(jù)的輸入端或/和乘法器的輸出端，或兩個端口都不加第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 AccumulatorDirectionAdd, Subtract選擇累加器對乘法器計算出的結(jié)果作加法還是作減法運算Use Control InputsOn 或 Off選擇能否運用其它控制信號Create OverflowOutput PortOn 或 Off選擇能否運用累加器的溢出端Use DedicatedCircuitryOn 或 Off假設(shè)目的器件是Stratix 系列器件，選“On表示將設(shè)計系統(tǒng)中的功能塊用Stratix器件中的公用IP宏

15、單元實現(xiàn)，但假設(shè)目的器件不是Stratix器件，那么運用普通的邏輯宏單元實現(xiàn)第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖13-5是一個運用了乘法累加器模塊的設(shè)計實例。 圖圖13-5 乘法累加器模塊運用例如乘法累加器模塊運用例如第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.8 乘加模塊乘加模塊 乘加模塊(Multiply Add Block)由一個或多個乘法器與一個并行加法器構(gòu)成，其中一切的乘法器的輸出都進入加法器中進展操作。輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型可以是有符號整數(shù)、無符號整數(shù)、有符號二進制小數(shù)。表13-8是此模塊的參數(shù)表。 圖13-6是運用乘加模塊的一個例如。第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖圖13-6 運用乘加模塊

16、實例運用乘加模塊實例第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-8 乘加模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值與選項說 明N u m b e r o f Multipliers2、3、4選擇饋入加法器的乘法器數(shù)量Bus TypeSigned IntegerSigned FractionalUnsigned Integer選擇用于總線的數(shù)據(jù)格式(類型)Inputs number of bits.151選擇小數(shù)點以左的二進制數(shù)位，包括符號位Inputs . number of bits051選擇小數(shù)點以右的二進制數(shù)位。留 意 ， 這 項 選 擇 只 需 在 選 了“Signed Fractional后才存在第第131

17、3章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 Adder ModeAdd Add, Add SubSub Add, Sub Sub選擇加法器操作方式Output Result Bits151選擇輸出的位數(shù)Pipeline RegisterNo Register, Inputs OnlyMultiplier Only,Adder OnlyInputs and MultiplierInputs and AdderMultiplier and AdderInputs Multiplier and Adder選擇需求參與流水線構(gòu)造的諸電路單元第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 名 稱數(shù)值與選項說 明Use Clock Enabl

18、eOn 或 Off選擇能否運用另加的時鐘控制Use DedicatedCircuitryOn 或 Off假設(shè)目的器件是Stratix 系列器件，選“On表示將設(shè)計系統(tǒng)中的功能塊用Stratix器件中的公用IP宏單元實現(xiàn)。但假設(shè)目的器件不是Stratix器件，那么運用普通的邏輯宏單元實現(xiàn)One Input is ConstantOn 或 Off假設(shè)要選擇某一輸入端輸入一常數(shù)，可選“On，這個選擇該當與“Constant Values參數(shù)項一同選中Constant ValuesUser Defined可由用戶在此欄中輸入一個常數(shù)作為MATLAB數(shù)列。此項只需在選中“One Input is Con

19、stant后才有意義第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.9 并行加減法器模塊并行加減法器模塊 并行加減法器模塊(Parallell Adder Subtractor Block)接受任何數(shù)據(jù)類型的輸入數(shù)據(jù)。假設(shè)輸入數(shù)據(jù)的位寬不同，那么SignalCompiler將對數(shù)據(jù)位進展擴展使一切輸入數(shù)據(jù)位寬等于原最寬的輸入數(shù)據(jù)寬度，所生成的VHDL設(shè)計中將此構(gòu)造進展優(yōu)化，平衡加法數(shù)據(jù)通道的位寬。表13-9是此模塊的參數(shù)表。圖13-7是并行加減法模塊的運用實例第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-9 并行加減法器模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值與選項說 明Number of Inputs216選擇輸入數(shù)據(jù)的數(shù)目

20、Add (+) Sub (- )User Defined對每一端口，選擇(+)或(-)，規(guī)定作加法或減法操作。如對3個端口的情況，選 + - + ，那么產(chǎn)生a b + c的操作方式。留意SignalCompiler不接受延續(xù)兩個減號( - )的選擇，但- + - 的方式是正確的PipelineOn或Off假設(shè)對此項選“On，那么流水線延遲等于Ceil (lb 輸入數(shù) )第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 Use Con t r o l InputsOn或Off選“On表示運用另加的控制輸入信號，如時鐘使能或復位等Clock Phase SelectionUser Defined相位選擇。只需當“N

21、umber of Pipeline Levels的設(shè)置大于1時才干有此選項。這里所選的相位值以一個二進制數(shù)來表達。二進制中的1表示在此相位中的模塊被使能此選項的功能例如可參考表13-5第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖圖13-7 并行加減法器運用電路并行加減法器運用電路第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.10 乘積模塊乘積模塊 乘積模塊(Product Block)支持兩個標量的輸入(非多維的Simulink信號)。留意，Simulink軟件提供Product模塊，但假設(shè)在Simulink環(huán)境中運用Product模塊，只能用于仿真而不能被SignalCompiler轉(zhuǎn)化成VHDL。因此，假設(shè)

22、在SignalCompiler工具欄運用Product模塊，只能把它作為一個黑盒子處置，否那么將報錯。而這個黑盒子在一定條件下可以用LPM模塊來替代。表13-10是此模塊的參數(shù)表。圖13-8是Product模塊的運用實例。 第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 表13-10 乘積模塊參數(shù)闡明名 稱數(shù)值與選項說 明Pipeline04取Pipeline值作為延時Use LPMOn或Off這個參數(shù)的選擇是用于綜合的。中選“Use LPM 為 “On時，設(shè)計中的Product模塊將映射為LPM_MULT，并從其庫中調(diào)用和綜合；假設(shè)選“Off，VHDL綜合器就運用負號操作符作Product模塊Use Ded

23、icatedM u l t i p l i e r CircuitryOn或Off假設(shè)選擇“On，將使適配器對設(shè)計模塊用Mercury或Stratix器件中公用硬件乘法器核來實現(xiàn)。假設(shè)目的器件不是上述系列，那么此項選擇被忽略第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 U s e C o n t r o l InputsOn或Off選“On表示運用另加的控制輸入信號，如時鐘使能或復位等C l o c k P h a s e SelectionUser Defined相位選擇，只需當“Number of Pipeline Levels的設(shè)置大于1時，才干有此選項。這里所選的相位值以一個二進制數(shù)來表達。二進制中

24、的1表示在此相位中的模塊被使能。此選項的功能例如可參考表13-5第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 圖圖13-8 Product模塊的運用電路例如模塊的運用電路例如第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 13.11 其它算術(shù)模塊其它算術(shù)模塊 13.11.1 SOP TAP模塊模塊 SOP TAP模塊的功能是對模塊的功能是對24階的乘積進展相加求階的乘積進展相加求和。這個模塊的操作方程如下：和。這個模塊的操作方程如下： 假設(shè)階數(shù)選擇為假設(shè)階數(shù)選擇為2，有，有q = c0 din ( n ) + c1 din ( n 1 )假設(shè)階數(shù)選擇為假設(shè)階數(shù)選擇為4，有，有q = c0din ( n ) + c1din ( n 1 ) + c2din ( n 2 ) + c3din ( n 3 )第第1313章章 算術(shù)庫算術(shù)庫 設(shè)計者可以運用此模塊建立24階的FIR濾波器，也可以將SOP TAP模塊級連起