【【Verilog典型电路设计之log函数的Verilog HDL设计】】

Verilog典型电路设计之log函数的Verilog HDL设计

log函数是一种典型的单目计算函数,与其相应的还有指数函数、三角函数等。对于单目计算函数的硬件加速器设计一般两种简单方法:一种是查找表的方式;一种是使用泰勒级数展开成多项式进行近似计算。这两种方式在设计方法和精确度方面有很大的不同。查找表方式是通过存储器进行设计,设计方法简单,其精度需要通过提高存储器深度实现,在集成电路中占用面积大,因此着这种方式通常在精度要求不高的近似计算中使用。泰勒级数展开方式采用乘法器和加法器实现,可以通过增加展开级数提高计算精确度。例:用Verilog HDL设计采用查找表方式的log函数,输入信号位宽4bits,输出信号位宽8bits

其中输入数据为一位整数位三位小数位精确到2-3,输出结果两位整数位六位小数位精确到26。其Verilog HDL程序代码是:

c 复制代码
module log_lookup(x,clk,out);
input [3:0] x;
input clk;
output [7:0] out;
reg[7:0] out;
always@(posedge clk)   begin
case(x)
4'b1000:out<=8'b00000000;
4'b1001:out<=8'b00000111;
4'b1010:out<=8'b00001110;
4'b1011:out<=8'b00010101;
4'b1100:out<=8'b00011001;
4'b1101:out<=8'b00100000;
4'b1110:out<=8'b00100100;
4'b1111:out<=8'b00101000;
default:out<=8'bz;
endcase
end  
endmodule

下面是testbench

c 复制代码
module log_lookup_tb;
reg clk;
reg [3:0]x;
wire [7:0] out;
initial    begin
x=4'b1000;
clk=1'b0;
repeat(7)     
#10 x=x+1;
end
always  
#5 clk=~clk;
log_lookup U1(.x(x),.clk(clk),.out(out));
endmodule

例:用Verilog HDL设计采用泰勒级数展开方式的log函数,输入信号位宽4bits,输出信号位宽8bits

泰勒级数的定义:若函数f (x)在点的某一邻域内具有直到(n+1)阶导数,则在该邻域内f (x)的n阶泰勒公式为:

泰勒级数可以将一些复杂的函数用多项式相加的形式进行近似,从而简化其硬件的实现。

logax在x=b处的泰勒展开为

误差范围为:

电路结构图如图所示

上述的log函数在X=1处展开,并且要求X的取值范围为1<X<2,输入4位二进制数据X精确到2-3,其中一位整数位四位小数位,输出8位二进制数据精确到2-6,其中两位整数位六位小数位。设计当中所用到的乘法器和减法器均采用前文所给出的减法器和乘法器。

c 复制代码
module log(x,out);
input[3:0]    x;
output[7:0]   out;
wire [3:0]   out1;
wire [7:0]   out2,out3, out5, out;
wire [3:0]     out4; 
assign out4={out3[7:4]};  
assign out1=x-4'b1000;//(x-1) 
wallace U1(.×(out1),.y(4'b0111),.out(out2));
wallace U2(.x(out1),.y(out1),.out(out3));
wallace u3(.x(out4),.y(4'b0011),.out(out5));
assign out=out2-out5;
endmodule

下面是所显示的testbench

c 复制代码
module log_tb;
reg [3:0] x=4'b1000;
wire [7:0] out;
log U1(.x(x),.out(out));
always
#10x=x+1;
always@(x)begin
if(x==4'b0000)$stop;
end
endmodule
相关推荐
海涛高软1 天前
yolov8目标检测训练在rk3588上部署
fpga开发
第二层皮-合肥1 天前
USB3.0专题-硬件的测试
fpga开发
hexiaoyan8271 天前
高速数据采集卡设计方案:886-基于RFSOC的8路5G ADC和8路9G的DAC PCIe卡
fpga开发·高速数据采集卡·光纤pcie卡·通用pcie卡·xc7a100t板卡
嵌入式软硬件攻城狮2 天前
2.FPGA板卡通过电脑映射连接上网
fpga开发·电脑
brave and determined2 天前
可编程逻辑器件学习(day22):“让ARM穿上FPGA的马甲“:赛灵思Zynq的命名哲学与技术革命
arm开发·嵌入式硬件·fpga开发·zynq·fpga设计·嵌入式设计·fpga开发流程
FPGA_小田老师2 天前
FPGA语法基础(二):SystemVerilog 数组清零方法详解
fpga开发·systemverilog·数组清零·systemverilog数组·systemverilog语法
jiushun_suanli2 天前
FPGA(现场可编程门阵列)详解
经验分享·学习·fpga开发
Terasic友晶科技3 天前
1-串行通信基础知识
fpga开发·串口通信·异步通信·串行通信·同步通信·并行通信·单工
FPGA_小田老师3 天前
Xilinx Aurora 8B/10B IP核(2):Shared Logic的选择
fpga开发·aurora 8b/10b·share logic·aurora接口
嵌入式软硬件攻城狮3 天前
4.FPGA字符格式
fpga开发