9.9元奶茶项目:matlab+FPGA的cordic算法(向量模式)计算相位角

闲言碎语

知识无价,但学习有价,计划推出食品级FPGA项目系列。

  • 4.9冰淇淋项目:只要少吃一个冰淇淋,就可以解锁一个 冰淇淋项目(matlab+fpga)。
  • 9.9奶茶项目:只要少点一杯奶茶,就可以解锁一个奶茶项目(matlab+fpga)。
  • 19.9咖啡项目:只要少点一杯咖啡,就可以解锁一个咖啡项目(matlab+fpga)。
  • 29.9汉堡项目:只要少点一个汉堡,就可以解锁一个汉堡项目(matlab+fpga)。

......

目录

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一、cordic算法求解相位角
二、Matlab+FPGA仿真验证结果
三、代码
1、百度网盘链接
2、Matlab代码
3、FPGA代码
4、FPGA仿真代码

一、cordic算法求解相位角

CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法是一种非常巧妙且高效的计算方法,它主要用加法和移位这两种简单的运算来替代复杂的乘法等运算,从而计算三角函数、双曲函数等多种数学函数,其中包括计算相位角(即向量的角度或反正切值)。

CORDIC算法计算相位角(通常指计算 atan2(y, x))的核心思想,是通过一系列预先确定的、角度不断减小的旋转(称为"微旋转")来逼近目标向量(x, y)与X轴正方向的夹角。这些微旋转角度的正切值都是2的负幂次(即 tan(θ_i) = 2^(-i), i = 0, 1, 2, ...),这使得复杂的乘法运算可以被高效的移位操作所替代。

CORDIC算法在计算相位角时,通常采用向量模式(Vectoring Mode)。在向量模式下,CORDIC算法的目的是将一个给定的向量 (x, y) 旋转至X轴正方向(即让旋转后的y坐标趋近于0)。每次微旋转的方向 d_i(取+1或-1)由当前向量的y分量的符号决定:

* 若当前 y_i >= 0,则顺时针旋转(d_i = -1)

* 若当前 y_i < 0,则逆时针旋转(d_i = +1)

每次迭代不仅更新向量的坐标,还会在一个角度累加器(z) 中累加(或减去)本次旋转的角度值。其迭代公式为

* xi+1=xi−di⋅yi⋅2^(-i)

* yi+1=yi+di⋅xi⋅2^(-i)

* zi+1=zi−di⋅arctan(2^(-i))

经过多次(n次)的迭代后,y_n→0,此时角度累加器z_n中存储的值就是原始向量 (x, y) 的相位角估计值(θ≈z_n)

CORDIC算法因其硬件友好性,被广泛应用于:

* 数字下变频(DDC):用于计算信号的幅度和相位。

* 软件定义无线电(SDR):用于调制和解调。

* 电机控制:用于矢量变换和控制。

* 图像处理:用于旋转和变换操作。

二、Matlab+FPGA仿真验证结果

输入x=577,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-577,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-577,y=-1000,Matlab仿真结果:

输入x=577,y=-1000,Matlab仿真结果:

输入x=1732,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-1732,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-1732,y=-1000,Matlab仿真结果:

输入x=1732,y=-1000,Matlab仿真结果:

输入x=1000,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-1000,y=1000,Matlab仿真结果:

输入x=-1000,y=-1000,Matlab仿真结果:

输入x=1000,y=-1000,Matlab仿真结果:

FPGA的仿真结果如下:

三、代码

详情见链接:
9.9元奶茶项目:matlab+FPGA的cordic算法(向量模式)计算相位角

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