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基于FPGA的整数开方运算

No.3Jun.,2012

微处理机

MICROPROCESSORS

第3期

2012年6月

基于FPGA的整数开方运算

严淑芹,郑先成

(西北工业大学自动化学院,西安710129)

要:在使用FPGA作为控制芯片对发电机进行控制时,发电机的三相电压有效值计算涉及

QuartusII提供了开方模块altfp_sqrt,到开方运算。若要在FPGA上实现某个数的开方运算,但是这

altfp_sqrt模块的输个模块有严格的使用要求,要求用户输入的被开方数是IEEE754标准浮点数,

出结果也是IEEE754标准浮点数。这种浮点数不便于用户使用和阅读。用VHDL语言提出了一种基于FPGA的整数转换为IEEE754标准浮点数的方法,同时也提出了基于FPGA的IEEE754标准浮点数转化为整数的方法,应用这两种方法再结合QuartusII提供的altfp_sqrt模块实现了对整数的开方运算。以QuartusII为软件工具,以CycloneII系列的EP2C8Q208C8为硬件平台,在发电机控制应用中对方法的正确性给予了证明。

关键词:IEEE754标准;现场可编程门阵列FPGA;超高速集成电路硬件描述语言VHDL;开方运算

DOI编码:10.3969/j.issn.1002-2279.2012.03.026中图分类号:TP391.8

文献标识码:A

文章编号:1002-2279(2012)03-0094-03

OperationofIntegerSquareRootBasedonFPGA

YANShu-qin,ZHENGXian-cheng

(NorthwesternPolytechnicalUniversity,SchoolofAutomation,Xi'an710129,China)

Abstract:WhenFPGAisusedasacontrolchipingeneratorcontrol,theoperationofthree-phaseandtheoperationisreferredtooperationofsquareroot.Whenoperationofvirtualvalueisnecessary,

squarerootisimplementedonFPGA,modulealtfp_sqrtisgivenbyQuartusII.ButthismodulerestrictsitsinputtobeIEEE754standardfloatingnumber,anditsoutputtobeIEEE754standardfloatingnumbertoo.It’sinconvenientforuserstousethismodule,fortheyhavetochangeintegertoIEEE754floatingnumberandhavetochangeIEEE754floatingnumbertointegerfortheresult.TwomethodsareproposedinVHDLlanguageinthispaper.OneimplementsconversionsfromintegertoIEEE754standardfloating-numberandtheotheroneimplementsconversionsfromfloating-numbertointeger.Wecangetthesquarerootbythetwomethodstogetherwithblockaltfp_sqrtinQuartusII.Thecorrectnessofthemeth-odsisprovedbybeingappliedingeneratorcontrol,usingQuartusIIassoftwaretoolandEP2C8Q208C8ofCycloneIIseriesashardwareplatform.

Keywords:IEEE754;FPGA;VHDL;Squareroot

是IEEE754标准浮点数。

例如对整数9进行开方运算,用户必须先将整数9转化为IEEE754标准浮点数(41100000)H,将该十六进制数41100000作为模块altfp_sqrt的输入数据,得到模块altfp_sqrt的输出数据(40400000)H,用户必须自己将此IEEE754标准浮点数(40400000)H转化为3,才能最终得知对9进行开方的结果是3。

1需求分析

使用QuartusII这个开发工具进行FPGA设计

Quar-时,若要在FPGA上实现某个数的开方运算,tusII提供了开方模块altfp_sqrt,但是这个模块有严格的使用要求,要求用户输入的被开方数是IEEE754标准浮点数,altfp_sqrt模块的输出结果也

作者简介:严淑芹(1986-),女,江西人,硕士研究生在读,主研方向:FPGA进行发电机控制,用FPGA进行航空开关电源设计。

收稿日期:2011-03-24

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