ALTERA FFT IP核使用

ALTERA FFT IP核使用

14.0以前IP核的调用都差不多，以下就只介绍13.0和15.0这两个版本的IP核调用过程
FFT的ip核仿真和综合是不需要license的，编译需要license
FFT IP核有4种模式，分别为：突发模式(Burst)、缓存突发模式(Buffered Burst)、流模式(Streaming)、可变流模式(Variable Streaming)
前3中模式运算速度依次增大，占用资源也依次增加，第4种模式(Variable Streaming)可以用于在线改变FFT的大小。速度和流模式差不多，资源占用更多。
FFT ip核参数配置界面如下图所示。

分为基本配置和高级配置两种，基本配置包括配置FFT ip核的变换长度，FFT还是IFFT，数据模式，输入、输出的顺序。数据精度等。高级配置包括FFT的结构，FFT的引擎数。
Tansform：

• Length是FFT的变换长度，只能选择指定长度，不能自定义。
• Direction：指定该IP核完成的是FFT变换还是用户可控制的FFT变换或IFFT变换。

I/O：

• Data Flow：选择输入数据流的方式，共有4中方式，突发(Burst)、缓存突发(BufferedBurst)、流模式(Streaming)、可变长度流模式(Variable Streaming)，其中前3种方式运算速度依次增加，消耗的资源也依次增加，第4种方式允许用户改变FFT的变换长度，速度和流模式(Streaming)差不多，但消耗更多资源。
• Input Otder：输入数据的顺序
• Output Order：输出数据的顺序

Data and Twiddle:

• Representation：数据数据的结构，有三种分别是：Block Floating（块浮点）、Fixed Point(定点)、Single Floating Point（单浮点），Fixed Point和Single Floating Point这两种方式只能用于可变流模式（Variable Streaming），对于突发（Burst）、缓存突发（Buffered Burst）、流模式（Streaming）这三种方式来说只能用（块浮点）Block Floating。块浮点就是在数据的一帧数据中有一个共同的缩放因子，这同时也带来了一个问题，当一帧数据中有大有小的时候，共用一个缩放因子会造成小数（比较小的数）误差增大。
• Data Input Width：输入数据的数据宽度
• Twiddle Width：旋转因子的数据宽度，旋转因子的数据宽度不能大于输入数据的数据宽度

• Data Output Width:：输出数据的数据宽度，FFT的计算结果是输出的实部和虚部与缩放因子(EXP)的结合，缩放因子为负表示，输出数据需要左移（增大），为正则右移，输出的实部和虚部，缩放因子都是有符号数，这点需要注意。
  Latency Estimaters:

• Calculation：计算的延迟

• Throughput Latency：处理延迟
  关于延迟目前还没搞清楚，仿真输出结果的延迟时钟数跟FFT ip核给出的延迟时钟数对不上。

高级设置界面如下图所示：

高级设置一共有两个选择，一个是选择运算的结构，一个是选择FFT的引擎数。
运算结构有两种：Single Output（单输出）和Qaud Output（四输出），单输出一个时钟周期只计算一个FFT的蝶形运算，四输出一个周期计算4个基4的蝶形运算。
FFT的引擎数越多，计算速度越快，当然也消耗更多的资源。默认是四输出，一个FFT引擎，默认设置即可。

设置完参数后即可点击Generate HDL来产生HDL文件（综合文件和仿真文件）。界面如下图：

上面是残生综合文件（qip），下面是产生仿真文件（sip）,如果不需要仿真可以不产生仿真文件，综合文件一定要产生。
再下面是IP核的路径，默认在当前工程目录下新建一个跟自己设定的IP核名字一样的文件夹，综合文件盒仿真文件都在里面。
点击Generate即可。

生成后的bsf文件如下如所示：

一个时钟，一个复位，一个FFT/IFFT控制线，一个sink，一个source
时钟就是FFT ip核运算的时钟，reset_n是FFT ip核复位信号，低电平有效，复位的时候sink_ready信号一直为低（无效），inverser设置FFT变换还是IFFT变换，低电平表示FFT，高电平表示IFFT。
sink信号：

• sink_valid：输入数据有效信号，在输入数据期间要保持有效
• sink_sop：输入数据起始信号，与第一个数据对齐，只需保持一个时钟周期即可
• sink_eop：输入数据结束信号，与最后一个数据对齐，只需保持一个时钟周期
• sink_ready：输入准备好信号，此信号为高表示可输入变换数据，否则不要输入变换数据
• sink_error：输入错误信号，置0即可
• sink_real：输入的实部信号

• sink_imag：输入的虚部信号
  Source信号：

• source_valid：输入有效信号，FFT变换完成后，此信号置高，开始输出数据

• source_ready：输入数据准备好信号，置1即可
• source_error：输出错误信号,若输入的数据格式有误，则不进行FFT变换，并给出错误值，根据错误值可查看手册，确定是输入数据怎么错了。
• source_sop：输出数据起始信号，与输出的第一个数据对齐
• source_eop：输出数据的终止信号，与输出的最后一个数据对齐
• source_real：输出数据的实部
• source_imag：输出数据的虚部
• source_exp：数据数据的缩放因子
  注：
• FFT IP核的输入数据和输出数据，缩放因子都是有符号数
• 实际运算的结果是实部和虚部与缩放因子的结合，若缩放因子为负，实部和虚部要左移相应的位数，若为正则右移，例如：缩放因子宽度为6，二进制值为101011，该值为有符号数，表示-21，则实部和虚部需要左移21位才是最终结果。
• 若是FFT逆变换，只需要把inverser置1即可