【【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
昆山森启智能科技有限公司34 分钟前
FPGA控制器
fpga开发
昆山森启智能科技有限公司44 分钟前
基于深度学习GPU(ORIN NX)+FPGA双光谱视频处理模块
人工智能·深度学习·fpga开发
LCMICRO-133108477461 小时前
国产长芯微LD151完全P2P替代ADP151,是一款超低噪声、低压差线性稳压器
单片机·嵌入式硬件·fpga开发·硬件工程·电子工程师·线性稳压器·adp151
X_xcccc15 小时前
2026高端FPGA选型指南与核心供应商解析
fpga开发
Terasic友晶科技20 小时前
【教程】Agilex 5 SOC FPGA的HPS端如何响应FPGA端中断(二)——修改Quartus工程(GHRD工程)
fpga开发·terasic·agilex 5 soc·ghrd工程
sramdram20 小时前
FPGA系统SRAM外扩芯片选型与工程应用要点
fpga开发·sram·fpga系统·外扩芯片·sram外扩芯片
明德扬1 天前
FPGA下载成功但上电不运行怎么查?配置Flash、启动模式与电源时序
fpga开发·fpga
努力搬砖的小H1 天前
FPGA应用技巧之DDR3读写自检方案设计与IP仿真总结
经验分享·功能测试·fpga开发·modelsim·ddr3
bingcheby1 天前
PS通过AXI总线控制PL的LED灯实验之四---编程下载调试
驱动开发·fpga开发·iar
国科安芯1 天前
小卫星综合电子系统中RISC-V抗辐射MCU的功能安全与多接口集成架构分析
单片机·嵌入式硬件·安全·fpga开发·架构·risc-v