fpga實現加法和減法運算的方法是什么

FPGA實現加法和減法運算非常簡單，實現乘法和除法可以用IP，那實現對數和指數運算該用什么呢？

用 IP Core？

當然對于對數和指數運算，FPGA 產商也提供有對應的 IP 。

在 Vivado 里面有個叫 floating-point 的 IP ，可以用來實現對數運算，而且還是使用浮點數來進行計算。如果你在 FPGA 內部使用的是定點數，那就需要先將定點數轉為浮點數。

實現指數運算，大部分的案例，似乎都是推薦使用 Cordic 這個 IP 來做。當然也可以用這個算法來做對數運算。

雖然這里說對于對數和指數運算，FPGA 也可以用IP，不過大家別覺得有IP 用就簡單了。IP 的那些設置，以及 IP 的輸入數據等等，也夠你忙活半天了。IP Core 功能強大的背后，也是需要付出代價的。

咱們這篇文章來介紹一種快速實現對數和指數運算的方法：基于查找表來實現。

在某些項目中，我們并不需要對大量數據進行對數和指數運算，亦或是只需要計算少量數據的對數和指數。

在這種情況下，基于查找表來實現，就顯得非?？旖莺秃啽懔?！

那用查找表的方法怎么來做呢？

比如，計算 1 - 255 這 255 個數據的對數，怎么用查找表的方法來實現呢？

先用 Matlab 將 1-255 所有數據的對數都算出來。

x = 1:255;
y = log(x);

可以看到 y 取值如下圖：

計算的結果是有小數的，FPGA表示小數不方便，為了保證精度，可以先將小數的結果乘上1000，之后再將運算后的值除以1000。。當然如果你對結果的精度要求不高，乘上100也行。

下圖是乘上1000之后取整的結果：

之后將數據提取出來，使用 ROM 來將這些已經算好的數據存起來。便于ROM使用這些數據，我們可以將這些數據轉換相對應的 mif 文件或者 coe文件。

將待求對數的數據當成 ROM 的讀地址，ROM 的輸出就是對數的結果了。

如何將對數的結果值轉成 coe 文件或者 mif 文件呢？可以參考如下 Matlab 代碼：

% 轉成coe文件
close all;
clear all;
clc;


x = 1:255;
y = log(x);
y1 = uint16(y*1000);


%?輸出?coe?文件
fid = fopen('./log.coe','w+');
fprintf(fid,'; Copyright (C) 2017-Endless, OpenSoc Studio Corporation

');
fprintf(fid,'memory_initialization_radix = 16;
');
fprintf(fid,'memory_initialization_vector =
');
for i = 1 : 255
    fprintf(fid,'%d',i-1);
    fprintf(fid,':');
    fprintf(fid,[dec2hex(y1(i)) ';
']);
end
fprintf(fid,';');
fclose(fid);

關于將對數的結果值轉成 mif 文件，大家可參照上述代碼自行更改。

關于上述代碼，可直接將代碼 copy下來放在 Matlab 中運行。

對于用FPGA實現指數運算，也可以采用相同的方法，怎么寫代碼，就交給大家自己來完成了！

關于使用查找表方式來實現對數運算的方法，希望對大家有所啟示。

編輯：黃飛