基于FPGA的求平方根IP核的开发设计

前  言

在现在电子系统领域，EDA工具的使用大大提高了设计的效率和准确度，并已逐渐成为电子系统设计的最重要手段。随着大规模集成电路制造工艺的不断发展以及市场的需求，逻辑芯片和数字系统的规模和设计的复杂程度都在快速增长，用手工方式已经无法完成逻辑芯片和数字系统的设计。现在，数字系统的设计工作不仅需要完成功能设计，而且还需要对时序、功耗等性能指标进行优化，仅仅依靠手工是无法完成设计工作的，所有的设计工作都需要在计算机上通过专用的ＥＤＡ工具完成。
本设计正是基于ＥＤＡ工具进行开发与设计的，求平方根IP核就是要解决硬件无法实现求平方根的问题，因此对求平方根公式进行了分析和分解，将工程分开了进行分析和设计开发。我们以C语言代码为开发设计的基础，以Quartus II为开发平台使用VHDL语言对C语言代码进行转换以及对于各个器件进行综合开发。开发设计中我们需要解决的问题是硬件无法识别的数学理论的设计，比如除法、求平方根，因此在整个开发过程中两次用到了牛顿迭代的方法对求平方根和除法进行转换，以满足在设计中的需要。
本文按以下5章进行论述：
第1章为现状分析及工具简介。首先对IP核分别从简介、选择原因、产生原因、价值及挑战5个方面进行了阐述；其次对于本次开发使用的软件Quartus II进行了详细的介绍。
第2章为VHDL硬件语言简介。分别从VHDL语言的产生、发展、现状、语言的优点、设计流程、主要内容以及其所使用的客体与分类等几个方面进行了认识。
第3章为FPGA的EDA设计方法。介绍了FPGA的结构原理及工作模式，同时阐述了FPGA设计基本思想和基本流程。 （转载自http://zw.nseac.coM科教作文网）
第4章为流程设计。本章中详细介绍了浮点运算的规则，以及各功能模块的设计与功能综合。
第5章为总结。总结了本次设计的过程及感受。