XILINX FPGA實現定點轉浮點

2021-09-28 20:41:22 字數 1742 閱讀 3315

(1)小數的表達

參考:x表示實際的數(*乙個浮點數), q表示它的qn型定點小數(乙個整數)。

q = (int) (x * 2^n)

x = (float)q/2^n

以q12為例:

假設定點小數用16位二進位制表達,最高位是符號位,那麼有效位就是15位。小數點之後可以有0 - 15位。

我們把小數點之後有n位叫做qn,例如小數點之後有12位叫做q12格式的定點小數,而q0就是我們所說的整數。

q12的正數的最大值是 0 111 . 111111111111,第乙個0是符號位,後面的數都是1

那麼這個數表示的小數為0x7fff / 2^12 = 7.999755859375。

對於qn格式的定點小數的表達的數值就它的整數值除以2^n。

那麼把乙個實際所要表達的值x轉換qn型的定點小數的時候,就是x*2^n了。

例如 0.2的q12型定點小數為:0.2*2^12 = 819.2,由於這個數要用整數儲存, 所以是819 即 0x0333。

因為捨棄了小數部分,所以0x0333不是精確的0.2,實際上它是819/2^12 =0.199951171875。

(2)xilinx fpga實現定點數轉小數

選用floating-point ip核,這個ip核很強大,可以實現求解絕對值、加減乘除、定點浮點互轉等。我們選擇定點轉浮點fixed-to-float.

第二部設定輸入訊號的精度表達,我們的輸入是16bit的有符號數,因此選擇custom,設定整形位寬為16,小數字寬為0

第三步設定需要的輸出格式,再此我們選擇單精度的浮點數,exponent width設定為8,小數部分設定為24

在此,有必要詳細的說明一下單精度浮點數的表達方式:

標準的單精度浮點數,總位寬為32 bit,其中包含

1個符號位,表示正負

8個指數字,決定表示的最大值,

23個小數字,決定表示的精度,單精度數的尾數用23位儲存,加上預設的小數點前的1位1,2^(23+1) = 16777216。因為 10^7 < 16777216 < 10^8,所以說單精度浮點數的有效位數是7位。

第四步,其他選項設定為預設即可

(3)**驗證

設定輸入的16bit數為有符號數,初始值為0

reg signed [15:0] s_axis_a_tdata = 0;

執行**後檢視,右鍵設定s_axis_a_tdata顯示為signed decimal模式,可以看到從0逐漸遞增

檢視ip核的輸出,設定m_axis_result_tdata為單精度浮點模式,我們可以看到ip核輸出遞增,數字正確,同時和輸入相比延遲了7個時鐘

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