【FPGA代码学习】之FFT(2) - IPcore

chenzhufly

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   上一篇简要的回顾了一下FFT的基本原理，有人已经等不及了，抱怨说原理就不用多说了吧，期待的是如何实现FFT功能。其实我觉得有3个方面都是很重要的：算法的原理，算法的分析，算法的实现，这些暂时就不展开说了。接下来我将进一步的学习使用Quartus自带的IPcore来实现FFT功能的，同时学习一下如何进行仿真，如何相互印证结果的准确性等。

1、相关工具

     quanrtus 14.0

     Modelsim 10.1e

     Maltab R2015

2、使用IPcore，生成FFT模块

      1）打开Quartus，创建一个工程

      2）在Quartus软件的右边有个IPcatalog，找到FFT v14.0

       3）双击FFT v14.0，输入文件名，取名fft256.v，注意一下路径！

接着就出现FFT  IPcore配置页面

思路还是很清晰：

Step1：设置相关参数

Step2：生成仿真所需要的文件

Step3：生成所需要的文件

接下来我们一一说明

Step1：参数设置如下

做个256点的FFT，数据输入长度16bit，旋转因子长度16bit，输出数据精度是29bit实际输出是16bit

IO Data Flow默认是Streaming模式，其它模式的功能详解可以参考

勾上了时钟使能功能，同时可以根据自己FPGA芯片资源你的使用情况，来选择是否使用内部RAM资源。

Step2：生成仿真文件

勾上Generate Simulation Model

Step3：生成全部文件

点击Generate

生成所有的文件如下所示：

3、仿真、仿真，还是仿真

上述配置完成以后，我相信很多人还是有很多的疑问，参数如何选择？不同的输出模式在什么场合应用？等等

1）  Matlab仿真

涉及文件有两个fft256tb.m，fft256model.m；

其中fft256tb.m调用了fft256model函数，fft256model调用了Sfftmodel，Sfftmodel函数是Quartus自带一个库文件，没有找到相关的说明

我们来分析一下fft256tb.m文件

N=256;这个是需要进行FFT的点数    % Read  input complex vector from source text files    fidr = fopen('fft256_real_input.txt','r');                                                fidi = fopen('fft256_imag_input.txt','r');                                              xreali=fscanf(fidr,'%d');                                                         ximagi=fscanf(fidi,'%d');                                                         fclose(fidi);                                                                      fclose(fidr);         以上是打开两个文件，并从两个文件中把实部和虚部的数据读入；                                                                % Create  input complex row vector from source text files    x = xreali' +  j*ximagi';       xreal和ximage需要转置一下，然后组成复数x                                                          [y, exp_out] =  fft256_model(x,N,0);    调用fft256_model函数，完成FFT操作    fidro = fopen('fft256_real_output_c_model.txt','w');                                     fidio = fopen('fft256_imag_output_c_model.txt','w');                                     fideo = fopen('fft256_exponent_out_c_model.txt','w');                                     fprintf(fidro,'%d\n',real(y));                                                    fprintf(fidio,'%d\n',imag(y));                                                    fprintf(fideo,'%d\n',exp_out);                                                    fclose(fidro);                                                                     fclose(fidio);                                                                   fclose(fideo);      把转换后的结果写入文件，可以用作后面的数据比较

用Matlab仿真的具体顺序，入下图所示:

1) 打开Matlab，

2) 双击fft256tb.m，在代码串口可以产看文件源码，可见图中1、2

3) 点击RUN，运行fft256tb.m，可以看到在文件目录下生成了3个文件：

     fft256_real_output_c_model.txt，

     fft256_imag_output_c_model.txt，

     fft256_exponent_out_c_model.txt

  可见图3、6

4) 图4和图5是中间变量的输出窗口和调试窗口

到此应该还是不够直观，我加入了原始信号的图形显示和FFT后的图形显示，如下所示：

好像看起来还是不够明显哦，暂时就这样吧，不知道为何altera提供这样的一个测试文件，细节暂时不表，Matlab的仿真暂时到这里，有了输入的文件，有了输出的结果。继续学习一下用Modelsim仿真能够得到什么样的结果，并比较一下和Matalb的仿真结果是否一致。

2）  Modesim仿真

（一）  创建一个Project，取名fft256

名称可以随便取，但是ProjectLocation需要放在FFT的生成目录，要不然很多文件会找不到的

（二）  增加相关文件，并全部编译

相关的文件有6个，一个都不能少哦!!

如果丢了sgate.v这个文件会出现以下错误

（三）  编译完成后加载相关信号

（四）  开始运行，多么漂亮的结果

到这里就完成了吗？没有我们还有个很重要的事情，就是比较Matlab和Modelsim仿真结果的一致性！！

4、结果比较

先放大一下看看Modelsim的结果吧

再来看看Matlab仿真出来两个文件的结果吧

睁大眼睛仔细的看看，是否有惊人的发现，两个结果完全一致！当然如果不一致，那一定是你操作错了，哈哈

我是小强我怕谁

想问一下     你加入了原始信号的图形显示和FFT后的图形显示   想知道你的MATLAB程序是怎么编写的

phantom7

虽然不懂，但前排占座

okhxyyo

占座～～

okhxyyo

好东西收藏了～

白丁

学习了

elvike

前排水军帮顶！

574433742

phantom7 发表于 2015-9-1 17:09
虽然不懂，但前排占座

挤挤。。

哼哼哈嘿丨墨染

大神，我来顶你了

哼哼哈嘿丨墨染

574433742 发表于 2015-9-1 19:19
挤挤。。

挤挤。

chenzhufly

恩 恩 恩 继续 继续

Clivexp

请问Sfftmodel函数在哪里，如何定义的？谢谢  最近一直纠结这个问题

chenzhufly

在这个目录下面ip/altera/fft/lib/

Clivexp

chenzhufly 发表于 2015-9-7 09:57
在这个目录下面ip/altera/fft/lib/

您好，在目录ip/altera/fft/lib下面，只有Sfftmodel.dll和Sfftmodel.mexw32文件，没有Sfftmodel.m文件，如何调用？谢谢

Clivexp

chenzhufly 发表于 2015-9-7 09:57
在这个目录下面ip/altera/fft/lib/

我的QQ：1210318515，方便留一下联系方式么？谢谢

chenzhufly

他是库文件 不是源文件  源文件没有给出

Clivexp

库文件如何调用？我在运行时提示Sfftmodel未定义，如下图所示

chenzhufly

看看别人是怎么调用的

1. function [y, exp_out] = fft256_model(x,N,INVERSE)
   
2. addpath(strcat(getenv('QUARTUS_ROOTDIR'),'/../ip/altera/fft/lib/'));
   
3. % Parameterization Space   
   
4. THROUGHPUT=4;
   
5. ARCH=0;
   
6. DATA_PREC=16;
   
7. TWIDDLE_PREC=16;
   
8. input_vector_length = length(x);                                                              
   
9. number_of_blocks = ceil(input_vector_length/N);                                               
   
10. % Zero-stuff last block if necessary                                                         
    
11. x = [x, zeros(1,number_of_blocks * N - input_vector_length)];                                 
    
12. y=[];                                                                                         
    
13. exp_out=[];                                                                                   
    
14. for i=1:number_of_blocks                                                                     
    
15.     rin = real(x((i-1)*N + 1: i*N));                                                         
    
16.     iin = imag(x((i-1)*N + 1: i*N));                                                         
    
17.     [roc,ioc,eoc] = Sfftmodel(rin,iin,N,THROUGHPUT,ARCH,DATA_PREC,TWIDDLE_PREC,INVERSE);      
    
18.     y = [y, roc+j*ioc];                                                                       
    
19.     exp_out = [exp_out, eoc];                                                                 
    
20. end                    

复制代码

chenzhufly

上面不是已经贴了吗？

xizhang

非常详细，谢谢！