【FPGA】基于HLS的FFT核使用

本文介绍了如何在FPGA设计中利用HLS(High-Level Synthesis)库来实现FFT(快速傅里叶变换)核心。内容包括HLS的FFT库结构体定义、头文件包含、定点型数据的重定义、实时参数设置以及函数主体的详细步骤,帮助读者掌握基于HLS的FFT核设计方法。

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基于HLS的FFT核使用

HLS的FFT库结构体定义

在这里插入图片描述
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结构体定义及头文件包含

#include <stdio.h>
#include <complex>
#include "hls_fft.h"
const char FFT_INPUT_WIDTH                     = 32;
const char FFT_OUTPUT_WIDTH                    = FFT_INPUT_WIDTH;
const char FFT_CONFIG_WIDTH                    = 24;
const char FFT_NFFT_MAX                        = 10;
const int  FFT_LENGTH                          = 1 << FFT_NFFT_MAX;

struct config1 : hls::ip_fft::params_t
{
   
	static const unsigned input_width = FFT_INPUT_WIDTH;
	static const unsigned output_width = FFT_OUTPUT_WIDTH;
	static const unsigned ordering_opt = hls::ip_fft::natural_order;
	static const unsigned config_width = FFT_CONFIG_WIDTH;
	static const bool has_nfft = true;
	static const unsigned max_nfft = FFT_NFFT_MAX;
};

const int max = 1 << FFT_INPUT_WIDTH; // might not work for > 32 bits!
const int max_half_minus_one = (max/2)-1
### HLS FFT IP 在流水线模式下的使用与配置 #### 配置环境准备 为了成功配置并使用 HLS FFT IP ,在 Quartus 软件环境中,通过 SOPC Builder 进行组件创建和配置。具体来说,在 Quartus 的菜单栏中选择 “Tools”->“SOPC Builder”,进入 SoPC Builder 工具界面[^2]。 #### 添加FFT IP 在 SoPC Builder 中,点击 “New Component” 来添加新的组件。此时可以选择 FPGA 厂商提供的 FFT IP 作为新组件加入到设计当中。对于特定的 HLS FFT IP ,确保选择了支持高级综合 (HLS) 和具备流水线功能选项的版本。 #### 设置流水线参数 针对所选中的 FFT IP ,需对其进行详细的参数设定来启用流水线操作: - **数据宽度**:定义输入/输出的数据位宽。 - **变换长度**:指定要执行快速傅里叶变换(FFT)的样本数量。 - **流水线级别**:调整内部处理阶段之间的寄存器插入程度以优化吞吐量。 这些设置允许用户根据实际需求平衡性能与资源消耗。 #### 实现代码片段 下面是一个简单的 Verilog 代码框架用于实例化已配置好的 HLS FFT IP ,并连接必要的信号接口: ```verilog module top_module ( input wire clk, input wire reset_n, // ... other signals ... ); // Instantiate the HLS FFT IP core with pipeline mode enabled. hls_fft_ip your_instance_name ( .clk(clk), // Input clock signal .resetn(reset_n), // Active low asynchronous reset // Connect additional ports as required by design... ); endmodule : top_module ```
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