插值查找表:實現(xiàn)DSP功能的簡便方法
圖1顯示了System Generator中ILUT方案的頂層結(jié)構(gòu)圖。為讓這個方法盡可能一般化,假設(shè)nx=16位中的輸入變量x的取值范圍為0≤x<1,因此其格式為“無符號16位加上二進制點右邊的16位”,也稱為Ufix_16_16格式。最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)模塊分別對應(yīng)輸入數(shù)據(jù)nb=10的最高位和nx-nb=6的最低位。這些信號被命名為x0和dx。y=sqrt(x)輸出則以ny=17位二進制數(shù)表示,格式為:Ufix_17_17。
圖2顯示了1000字小容量LUT通過雙端口RAM模塊的部署步驟。由于該模塊系只讀存儲器,布爾常數(shù)模塊We_const強制將寫入歸零。信號X0和X0+1則用作ROM表上后續(xù)的兩個地址。Data_const模塊的零常數(shù)定義了任何ROM字的大小(即本例中的ny)。
下面的公式顯示了以x0為x的最高有效位的情況下,如何在兩個已知點(x0,y0)和(x1,y1)之間插入坐標(biāo)為(x,y)的點:
注意X1和X0是這個小容量LUT的相鄰地址,它們之間只隔了一個最低有效位。由于這個小容量LUT的地址空間為nb位,那么該LSB的值為2-nb。內(nèi)插步驟見圖3。“Reinterpret”模塊在不改變二進制表示法的情況下,可改變dx=x-x0信號。其重置了二進制小數(shù)點(從UFix_6_0到UFix_6_6格式),并輸出nx-nb位二進制數(shù)的一個分數(shù),從而計算出(x-x0)/2-nb的值。
從硬件角度來看,這些模塊什么都不占用??偟膩碚f(且根據(jù)我們通過ILUT方法應(yīng)用的函數(shù)類型),如果y1=0且y0=0,我們可以強制y1-y0=1,這樣我們就可以得到1/2-nb而不是0。我們采用Mux、Rational、Constant和Constant1模塊來執(zhí)行這項工作。剩下的Mult、Add和Sub模塊則執(zhí)行線性內(nèi)插公式。在本例中,我強制Mult模塊的輸出信號為17位分辨率,而非理論上要求的23位,因為總體數(shù)值精度對本試驗來說已經(jīng)足夠。此外,由于y=sqrt(x)函數(shù)呈單調(diào)遞增,因此所有結(jié)果都無符號。換句話說,不同的函數(shù)需要對數(shù)據(jù)類型進行不同的精心調(diào)整,但不會與圖3所示的原理相去甚遠。
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