数据类型的转化

如何对任意精度类型的变量初始化

对于ap_[u]int类型

在C/C++里，是通过变量类型+变量名+数值，来对一个变量初始化，同样，对于任意精度的数据类型，我们也可以采用这种方式来进行变量初始化。在Vivado Hls里是支持copy initialization(Y)和direct initialization(Y)这两种方式来进行初始化，但不支持uniform initialization，同时，对于任意精度的数据类型，还可以采用基数符号+数值+基数，例如：
int data_i = 5;
ap_int<8> a_8bit_data_c = 18;
ap_int<8> a_8bit_data_d (18);
ap_int<8> a_8bit_data_r2("0b010010",2);
ap_int<8> a_8bit_data_r8("0o22",8);
ap_int<8> a_8bit_data_r10("18",10);
ap_int<8> a_8bit_data_r16("0x12",16);


注意：上面的基数符号是可以去掉的，在初始化的时候，尽可能每一行只初始化一个变量，避免在一行初始化多个变量

对于ap_[u]fixed类型

前面我们提到ap_[u]fixed< W,I,Q,O>，这里W代表整个数据的字长，I代表整数部分的字长，那么小数部分被的字长就是W-I，Q表示量化模式（针对低位部分），O表示溢出模式，针对高位部分，例如：

ap_fixed<3,2> data1 = 1.25;
ap_fixed<3,2,AP_RND> data1 = 1.25
此时的结果分别为1（等价于01.0）和1.5（等价于01.1）

ap_fixed<4,4> data3 = 20
ap_fixed<3,2,AP_RND,AP_SAT> data1 = 20
此时的结果分别为4（等价于0100）和7（等价于0111）

对于浮点类型

对于单精度类型浮点需要有后缀f，对于双精度则可以省略，例如：
double data1(2.0)
flout data2(2.0f)
Vivado Hls对这些数据类型都是支持的，并且还提供一个数学库hls_math.h，它对C语言（math.h）和C++（cmath.h）都是支持的，这种支持包括单精度，双精度浮点的一些函数，还包括对数据类型本身的支持。

数据类型的转换

隐式数据类型转换

隐式数据类型转换包括Numeric promotion 和 Numeric conversion。
Numeric promotion是一种安全模式，它把数据类型从小类型向大类型的数据转换，对于有符号数据类型，就是进行数据位的扩展，对于无符号数据类型来说，就是进行高位0扩展，例如：
ap_uint<8> data;
ap_int<4> x1 = -4;
ap_uint<4> x2 = 4；
data1 = x1;
data2 = x2;
这里得到的data1为252(0b11111100)，由于x1为有符号，所以进行符号位的扩展，而data2为4(0b00000100)，由于x2为无符号，所以进行高位0的扩展。

Numeric conversion是把大类型向小类型的数据转换，这种转换可能导致数据的损失或者结果的错误，例如：
ap_int<2> data;
ap_int<4> x3 = -3;
ap_uint<4> x4= 3；
data3 = x3;
data4 = x4;
这里得到的data3为-1(0b11)，data4为-1(0b11)，这是由于data为有符号数据类型，导致结果错误。
ap_fixed<4,2> data5 = 1.25；
ap_fixed<3,2,AP_RND> data6 = data5
这里得到的data6为1.5（0b01.1），导致数据精度的损失。

显式数据类型的转换

显式数据类型的转换有两种方式，一种是通过“( )”操作，另一种是在C++中通过类似调用函数的方式进行转换，例如：
`ap_uint<3> i1 = 2;
ap_uint<4> i2= 7;
ap_ufixed<6,4> i3 = i2 / i1;
cout << “The result of i3 :\t” << i3 <<’\n’;

ap_ufixed<6,4> i4 =(ap_ufixed<6,4>) i2 / i1;
cout << “The result of i4 :\t” << i4 <<’\n’;

ap_ufixed<6,4> i5 = ap_ufixed<6,4> (i2 )/ i1;
cout << “The result of i5 :\t” << i5 <<’\n’;`
这里得到的i3为3，而i4和i5为3.5，3.5才是我们要的结果，因此对于显式数据类型的转换，可以（括号数据类型类型）+变量名 和 数据类型+（变量名）来完成转换。

注意：在Vivado Hls 中常用的二进制运算有+，-，*，/ , %这五种。两个数相加，为防止溢出，位宽会增加一位。两个数相乘，最终位宽为两个数位宽之和。我们的原则是，大数据不溢出（否则导致结果错误），小数据不损失（否则导致精度损失）。当我们想要获取变量的数据类型，我们可以使用typeid(变量名)，相应的我们需要声明typeinfo.h这个头文件。

总结

本文介绍了数据类型的转化，在Vivado Hls中，我们要根据算法的类型来确定合理的位宽，这对运算的结果至关重要，此外，我们在完成数据转换时，可以采用显式数据转换的两种方式。