最近一时兴起,看了下Vivado版本下的FFT IP核,发现和ISE版本下的FFT IP核有一些差别,貌似还不小。做了个简单的仿真,Vivado仿真结果竟然和Matlab仿真结果对不上,废了九牛二虎之力研究datasheet、做仿真,终于使两个仿真结果对上了!着实花费了我不少脑细胞,也再一次证明了我不适合做算法(虽然总想证明一下自己可以的),还是老老实实做好我的FPGA工程师吧!至于算法的事情还是交给那些脑细胞发达的同仁们。
最开始我也是在网上找了不少例程,自己照着做的仿真,无一例外,Vivado仿真结果和Matlab仿真结果都对不上。然后各种怀疑,各种看时序,翻看信号与系统的书本,都没找到答案。但是我真的很想知道为什么,在求知欲的催促下最后还舔着脸皮问了几个朋友,有的现在不做算法了所以没有时间和精力专门帮我看问题,有的没有做过FFT,有的做过了给我讲了一下,也许问题太简单了,他们说的太过于精简,我也听得马马虎虎,最后还是不知道原因。放了几天之后,我就做了一个最简单的8点[0 1 2 3 4 5 6 7]FFT变换,结果竟然和matlab仿真结果对上了。下面给出FFT IP核配置以及相关代码。




一开始怀疑config接口配置完成后,会不会有个生效时间,所以还特意在代码里做了处理,后来证实根本没有影响,这个问题也在pg109的pg58页找到了答案,只要给好s_axis_data_tlast 信号就OK。
module top(
     input I_clk,
     input I_rst,
     output O_valid,
     output [23:0] O_re,
     output [23:0] O_im
);
 wire [7 : 0]  s_axis_config_tdata        ;
 reg           s_axis_config_tvalid       ;
 wire          s_axis_config_tready       ;
 wire [31 : 0] s_axis_data_tdata          ;
 reg           s_axis_data_tvalid         ;
 wire          s_axis_data_tready         ;
 wire          s_axis_data_tlast             ;
 wire [47 : 0] m_axis_data_tdata          ;
 wire [7 : 0]  m_axis_data_tuser             ;
 wire          m_axis_data_tvalid         ;
 wire          m_axis_data_tready         ;
 wire          m_axis_data_tlast             ;
 wire          event_frame_started         ;
 wire          event_tlast_unexpected     ;
 wire          event_tlast_missing         ;
 wire          event_status_channel_halt     ;
 wire          event_data_in_channel_halt ;    
 wire          event_data_out_channel_halt;    
 assign        m_axis_data_tready = 1;
reg  [7:0]    S_cnt;
 reg           s_axis_config_tvalid_d1;
 reg           S_flag;
     
 always @ (posedge I_clk)    
 begin
     if(I_rst)
         s_axis_config_tvalid <= 1'b0;
     else if(s_axis_config_tready)
         s_axis_config_tvalid <= 1'b1;
     else 
         s_axis_config_tvalid <= 1'b0;
 end
assign s_axis_config_tdata = 8'd1;
 always @ (posedge I_clk)    
 begin
     if(I_rst)
         s_axis_config_tvalid_d1 <= 1'b0; 
     else 
         s_axis_config_tvalid_d1 <= s_axis_config_tvalid;
 end
always @ (posedge I_clk)    
 begin
     if(I_rst)
         S_flag <= 1'b0;
     else if({s_axis_config_tvalid_d1,s_axis_config_tvalid} == 2'b10)
         S_flag <= 1'b1;
 end
 always @ (posedge I_clk)    
 begin
     if(I_rst)
         s_axis_data_tvalid <= 1'b0;
     else if(s_axis_data_tready&&S_flag)
         s_axis_data_tvalid <= 1'b1;
     else 
         s_axis_data_tvalid <= 1'b0;
 end
always @ (posedge I_clk)    
 begin
     if(I_rst)
         S_cnt <= 'd0;
     else if(s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==7))
         S_cnt <= 'd0;
     else if(s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid)
         S_cnt <= S_cnt + 1;
 end
assign s_axis_data_tlast = (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==7))?1'b1:1'b0;
 assign s_axis_data_tdata = (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==0))?0:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==1))?1:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==2))?2:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==3))?3:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==4))?4:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==5))?5:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==6))?6:
                            (s_axis_data_tready&&s_axis_data_tvalid&&(S_cnt==7))?7:0;
     
 xfft_0 xfft_0_inst (
   .aclk                       (I_clk                        ),                                                // input wire aclk
   .aresetn                    (!I_rst                       ), 
   .s_axis_config_tdata        (s_axis_config_tdata          ), // input  wire [7 : 0] s_axis_config_tdata
   .s_axis_config_tvalid       (s_axis_config_tvalid         ), // input  wire s_axis_config_tvalid
   .s_axis_config_tready       (s_axis_config_tready         ), // output wire s_axis_config_tready
   .s_axis_data_tdata          (s_axis_data_tdata            ), // input  wire [31 : 0] s_axis_data_tdata
   .s_axis_data_tvalid         (s_axis_data_tvalid           ), // input  wire s_axis_data_tvalid
   .s_axis_data_tready         (s_axis_data_tready           ), // output wire s_axis_data_tready
   .s_axis_data_tlast          (s_axis_data_tlast            ), // input  wire s_axis_data_tlast
   .m_axis_data_tdata          (m_axis_data_tdata            ), // output wire [47 : 0] m_axis_data_tdata
   .m_axis_data_tuser          (m_axis_data_tuser            ), // output wire [7 : 0] m_axis_data_tuser
   .m_axis_data_tvalid         (m_axis_data_tvalid           ), // output wire m_axis_data_tvalid
   .m_axis_data_tready         (m_axis_data_tready           ), // input  wire m_axis_data_tready
   .m_axis_data_tlast          (m_axis_data_tlast            ), // output wire m_axis_data_tlast
   .event_frame_started        (event_frame_started          ), // output wire event_frame_started
   .event_tlast_unexpected     (event_tlast_unexpected       ), // output wire event_tlast_unexpected
   .event_tlast_missing        (event_tlast_missing          ), // output wire event_tlast_missing
   .event_status_channel_halt  (event_status_channel_halt    ), // output wire event_status_channel_halt
   .event_data_in_channel_halt (event_data_in_channel_halt   ), // output wire event_data_in_channel_halt
   .event_data_out_channel_halt(event_data_out_channel_halt  )  // output wire event_data_out_channel_halt
 );
     
assign O_valid = (m_axis_data_tvalid&&m_axis_data_tready)?1'b1:1'b0;
 assign O_re = m_axis_data_tdata[23:0];
 assign O_im = m_axis_data_tdata[47:24];
     
 endmodule
仿真结果如下所示,和matlab结果一致。
 
至此,得出如下结论:
(1)首先要确保送给IP核进行傅里叶变换的数是正确的(正整数好像没啥区别,负整数的时候需要做补码转换,如果转换错误则输入给IP核的数据区别好大)。
(2)其次控制好s_axis_data_tlast信号,在仿真过程中
event_tlast_unexpected信号和 event_tlast_missing信号一直为低电平。
(3)event_frame_started信号为一个时钟周期的脉冲信号,它并没有和每一帧数据的第一个数对齐,和输入数据没有任何对齐关系。
后面我又将[0 1 2 3 4 5 6 7]这组数据换成了[0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7]做了fft变换。Vivado仿真结果都和matlab仿真结果一致。具体代码如下所示。



















