FPGA搭积木之复数乘法器以及ModelSim自动化仿真的技巧

Question

如题所述

Answer 1

在数字信号处理中，复数乘法是一项常见操作。本文将分享一个自定义设计的可参数化复数乘法器，它灵活且便于个性化调整。虽然不如官方封闭IP核性能优越，但灵活性是其关键优势。FPGA设计就像拼积木，丰富的代码库会让设计过程更为顺畅。本文还将探讨ModelSim中自动化仿真的实用技巧，通过对比仿真结果输出pass信息，简化波形检查。

复数乘法的基本原理是：对于两个复数a + bi和c + di，其乘积为(a * c) - (b * d) + (a * d + b * c)i。传统方法需四个乘法器和两个加法器，但通过巧妙变换，可以利用公式(1 + i) * (a + bi) = (a - b) + (a + b)i，将计算简化为3个乘法器和5个加法器，节省了资源。

具体电路设计如下：

为了便于重用和定制，将此乘法器设计为可参数化IP。下面是一份参考代码片段：

在编写testbench时，通过自动化对比仿真，可以显著提高效率。仿真的过程中，一旦发现错误，便会立即停止并显示错误信息，便于快速定位问题。例如，如果仿真数据是16位宽，可能会耗时过长，这里我们将其调整为4位。

仿真正确时，会输出类似以下信息：验证通过，显示pass。最终的仿真结果如图所示：

总结来说，FPGA设计中，自定义IP模块能帮助我们积累经验，提高效率。记住，就像搭建积木一样，丰富的代码库是设计成功的关键。点击下方链接，探索更多相关教程和资源合集。