VIVADO中單精度浮點數IP核計算結果與MATLAB單精度浮點數計算結果的對比

MATLAB定點運算仿真，對比VIVADO計算的結果

目錄

前言

一、VIVADO與MATLAB單精度浮點數運算結果對比

二、MATLAB定點運算仿真

總結

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前言

? ? ? ? 本文介紹了怎么在MATLAB中使用單精度浮點數進行運算，另外還將MATLAB單精度浮點數運算的結果和VIVADO浮點數IP核運算的結果作了對比，會發現二者結果是吻合的。最后還介紹了怎么在MATLAB中進行定點運算的仿真，也將其和VIVADO仿真的結果進行了對比，二者也是吻合的。

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提示：創作不易，有幫助請一鍵三連！

一、VIVADO與MATLAB單精度浮點數運算結果對比

? ? ? ? 首先用MATLAB產生一組測試數據，

a=randn(1);mat2str(a)

b=randn(1);mat2str(b)

aa=single(a);mat2str(aa)

num2hex(aa)

bb=single(b);mat2str(bb)

num2hex(bb)

cc=aa*bb;mat2str(cc)

num2hex(cc)

ans =
? ? '0.5376671395461'
ans =
? ? '1.83388501459509'
ans =
? ? '0.537667155265808'
ans =
? ? '3f09a48e'
ans =
? ? '1.8338850736618'
ans =
? ? '3feabcbf'
ans =
? ? '0.986019790172577'
ans =
? ? '3f7c6bcb'

MATLAB產生了兩個單精度的數，并計算了這兩個數的乘法，還給出了相應的4字節數據表示值。這里需要注意的是，按理來說，單精度浮點數應該只有7位小數，但是MATLAB在展示結果時依然采用的雙精度浮點數，所以小數位數多于7位。包括VIVADO仿真界面也是如此。

	數值表示	字節表示
aa	0.537667155265808	3f09a48e
bb	1.8338850736618	3feabcbf
cc=aa*bb	0.986019790172577	3f7c6bcb

以上是MATLAB的運算結果，下面是VIVADO以單精度浮點數計算的結果

????????對比可以發現，MATLAB和VIVADO計算的結果是相等的。這樣我們在編寫算法時就可以先用MATLAB模擬FPGA運算仿真驗證算法性能了。

????????一組數據有可能是偶合，再隨機測試一組數據，確保真的對得上。MATLAB再運行一次，得：

ans =
? ? '-2.25884686100365'
ans =
? ? '0.862173320368121'
ans =
? ? '-2.25884675979614'
ans =
? ? 'c01090f2'
ans =
? ? '0.862173318862915'
ans =
? ? '3f5cb764'
ans =
? ? '-1.94751739501953'
ans =
? ? 'bff94840'

MATLAB結果如表格所示：

	數值表示	字節表示
aa	-2.25884675979614	c01090f2
bb	0.862173318862915	3f5cb764
cc=aa*bb	-1.94751739501953	bff94840

VIVDO計算結果如下：

對比依然可以發現，MATLAB和VIVADO計算的結果是相等的。

綜上，VIVADO中的單精度浮點數的運算能用MATLAB的計算來模擬，此處只驗證了乘法，推測其他運算也是沒問題的，不放心的讀者可自行驗證加減除。

二、MATLAB定點運算仿真

? ? ? ? 方法比較簡單，就是把數乘上2^（位寬）后四舍五入再進行運算，相當于把數給擴大，只有整數部分。注意這個位寬是不包含符號位的。運算完后需要截位就自行截位，不需要截位就不用截位。

MATLAB代碼及運算結果如下：

leng=15; % 不含符號位

a=randn(1)+1j*randn(1);

aa=round(a*2^(leng));mat2str(aa)

real_a=dec2hex(real(aa),4)

imag_a=dec2hex(imag(aa),4)

b=randn(1)+1j*randn(1);

bb=round(b*2^(leng));mat2str(bb)

real_b=dec2hex(real(bb),4)

imag_b=dec2hex(imag(bb),4)

c=aa*bb

mat2str(c)

real_c=dec2hex(real(c),8)

imag_c=dec2hex(imag(c),8)

ans =
? ? '-28340-985i'
real_a =
? ? '914C'
imag_a =
? ? 'FC27'
ans =
? ? '-5403+20569i'
real_b =
? ? 'EAE5'
imag_b =
? ? '5059'
c =
? ?1.7338e+08 - 5.7760e+08i
ans =
? ? '173381485-577603505i'
real_c =
? ? '0A55976D'
imag_c =
? ? 'DD92784F'

同樣的，給出VIVADO中調用定點復數乘法器運算得到的結果。

對比十六進制表示的輸入和輸出，可發現MATLAB的結果和VIVADO的結果完全吻合。

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總結

? ? ? ? 從結果來看，在MATLAB中也能模擬VIVADO中的單精度浮點運算和定點運算。