前段時(shí)間一直在幫本科生做電賽，需要用到FPGA筆者作為學(xué)長(zhǎng)責(zé)無(wú)旁貸去幫忙，耽誤了更新，抱歉。為了表現(xiàn)筆者的誠(chéng)意，今天拿出干貨——DSP48E1的使用，全程高能不要眨眼。

安富利的陳博士出的試用題（1）：使用DS48E1的SIMD功能實(shí)現(xiàn)四路并行12位加法”，要求數(shù)據(jù)從不同的DSP48端口進(jìn)去。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：
1）使用Vivado 仿真通過(guò)
2）使用7A50T板子，使用Vivado硬件實(shí)現(xiàn)且記錄波形，或者，使用Matlab sysgen硬件仿真，或者其他硬件實(shí)現(xiàn)方式且有硬件結(jié)果

軟件環(huán)境：
VIVADO 2015.2
System Generator 2015.2
MATLAB 2014b
WINDOWS 7-64bit

1.原理分析
我們先看下DSP48E1到底是個(gè)什么樣的東西，知己知彼。

圖1 DSP48E1結(jié)構(gòu)框圖

乍一看很復(fù)雜，不過(guò)想想DSP本質(zhì)無(wú)非就是乘加，端口多只是說(shuō)明功能多而已。若要實(shí)現(xiàn)陳博士的題目，我們只取一瓢飲。
重點(diǎn)介紹以下端口：
A[29:0] ：A寄存器輸入；
ACIN[29:0] ：A寄存器輸入，從其它DSP48E1模塊輸入過(guò)來(lái)，實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)；
B[17:0],BCIN[17:0],C[47:0],PCIN[47:0]同上，不作贅述；
OPMODE[6:0] ：控制X,Y,Z的輸出，如本文中實(shí)現(xiàn)X=A:B;Y=C;Z=0；
ALUMODE[3:0] ：控制X,Y,Z如何運(yùn)算，如本文中實(shí)現(xiàn)X+Y+Z；
P[47:0] ：運(yùn)算結(jié)果輸出端口；
CARRYOUT[3:0] ：運(yùn)算輸出進(jìn)位標(biāo)志位。

接下來(lái)，我們打開(kāi)System Generator中的DSP48E1模塊。

Xilinx Blockset -> DSP ->DSP48E1

圖2 DSP48E1 IN System Generator

這里的carryin,carryinsel是作輸入進(jìn)位控制的，與我們無(wú)關(guān)置0即可。

雙擊該模塊打開(kāi)屬性配置：圖3

我們不需要從別的模塊級(jí)聯(lián)輸入，所以在Input Configuration直接選Direct from a port。

在DSP48E1 Data-path Configuration看到了我們今天的主角——SIMD。

圖3 DSP48E1 Basic tab

圖4 四路12位SIMD模式加法器

X,Y,Z都是48bits數(shù)據(jù)，將他們從高位到低位劃分為4路12bits數(shù)據(jù)進(jìn)行加減，從上圖可以看出CARRYOUT[3:0]對(duì)應(yīng)每路進(jìn)位標(biāo)志。

值得注意的是，UG479_7Series DSP48E1 24頁(yè)提到：

When either TWO24 or FOUR12 mode is selected, the multiplier must not be used, and USE_MULT must be set to NONE.

當(dāng)使用2路24bits或4路12bits模式時(shí)，應(yīng)該禁用乘法器。這就是圖X勾選Do not use multiplier的原因。為什么會(huì)這樣，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)，有詳細(xì)解釋。

2.實(shí)驗(yàn)仿真

圖5 System Generator 仿真搭建

仿真結(jié)果如圖6所示：

圖6 New Input 仿真結(jié)果

同時(shí)附上這兩次輸入的硬件仿真波形圖：

圖7 硬件仿真結(jié)果

從上圖中可以看出，從輸入到輸出需要2個(gè)CLK的延時(shí)，符合手冊(cè)中的描述。

結(jié)語(yǔ)：
DSP48E1是Xilinx 7系列FPGA的專(zhuān)用DSP模塊，運(yùn)算速度可以達(dá)到600M/s以上，極大得提高FPGA在視頻圖像處理中的處理速度。
最后，筆者遇到了個(gè)小問(wèn)題很費(fèi)解。如圖7所示：這種方式控制DSP48E1模塊就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

圖7

筆者聯(lián)系郵箱：xp_peng2016@163.com