VHDL: справочная таблица косинуса

Я работаю с VGA на своей FPGA Basys3, и в настоящее время я хочу нарисовать зонную пластину, для которой уравнение (1 + cos (k * r ^ 2)) / 2, где r - расстояние от центра пластины, k=2*pi/lambda — волновое число, определяющее масштаб пластины. Я предполагаю, что лучшим способом действий было бы использование косинусной LUT, но я действительно понятия не имею, как ее создать. Я немного понимаю идею, стоящую за этим, но я не знаю, как ее написать и какие значения она должна содержать.

Это код, который я пытаюсь проверить:

Единственная проблема сейчас в том, что я не знаю, какими значениями заполнить memory_type :=(), чтобы оно равнялось k*r^2 из формулы.

architecture Behavioral of VGAdraw is

signal i : integer range 0 to 29:=0;
signal r : integer :=2;
type memory_type is array (0 to 29) of integer range -128 to 127; 
signal cosine : memory_type :=();

begin

process(CLK)
begin
if (CLK'EVENT and CLK = '1') then
    if (cntHor >= 0) AND (cntHor <= cstHorAL - 1) then
            RED <= conv_std_logic_vector ((1 - cosine (i)) / 2, 8) (7 downto 4);
            GREEN <= conv_std_logic_vector ((1 - cosine (i)) / 2, 8) (7 downto 4);
            BLUE <= conv_std_logic_vector ((1 - cosine (i)) / 2, 8) (7 downto 4);
            i <= i + 1;
    else
            RED <= "0000";
            GREEN <= "0000";
            BLUE <= "0000";
    end if;
end if;
end process;
end Behavioral;

cntHor - горизонтальный счетчик

cstHorAL - количество пикселей в активной строке

Я не могу опубликовать само изображение из-за отсутствия репутации, но вот как оно должно выглядеть: http://handforgedvideo.com/wp-content/uploads/2013/02/1920x1080p24_Luma_Zone_Plate_Main.png

Любая помощь приветствуется. Благодарю вас!


lookup-tables drawing fpga vga vhdl
person Levente Rigán    schedule 26.04.2016    source источник
comment
LUT может быть создан как ПЗУ, которое инициализируется значениями функции, или просто как функция, которая затем преобразуется в комбинаторную логику с помощью инструмента синтеза. Пожалуйста, включите часть кода, которая показывает формат и точность аргумента и результата для более лучшего ответа.   -  person Morten Zilmer    schedule 26.04.2016
comment
Дело в том, что я даже не знаю, как начать. Код, который я добавил, — это то, что я нашел где-то еще, и я пытаюсь его проверить. Но я действительно не знаю, как это работает, каковы эти значения в структуре case и как связать это с моими цветовыми выходами, чтобы нарисовать пластину зоны, используя приведенное выше уравнение.   -  person Levente Rigán    schedule 26.04.2016

Ответы (1)


arrow_upward
0
arrow_downward

Ваш общий код не так уж далек, но, как указал Мортен, вы не указываете формат ввода (тета) или выходов (sin_data и cos_data). Являются ли они значениями с фиксированной точкой? Где дробная точка? Это просто целые числа?

Ты говоришь:

Я предполагаю, что лучшим способом действий было бы использование косинусной LUT, но я действительно понятия не имею, как ее создать.

Я предполагаю, что вы подразумеваете под «LUT» общую «таблицу поиска». Использование «LUT» в вашем вопросе неоднозначно, поскольку вы также упоминаете Basys3. В литературе по FPGA LUT — это особый тип логической структуры на FPGA. Это также означает «справочную таблицу», но размер и сложность ограничены несколькими цифровыми входами. Нет доступных объектов "косинус LUT". Я просто хотел уточнить, что под «LUT» вы подразумеваете общую таблицу поиска.

Теперь ваш код не за горами. Это действительно таблица поиска для передачи theta и вывода sin_data и cos_data. Вопросы заключаются в следующем: а) точно ли ваши выходные данные представляют функцию и б) является ли ваша реализация наиболее эффективной.

Что касается первого, я не уверен, поскольку вы не указываете формат ввода и вывода. Кроме того, вы не указываете сопоставление между ϴ и вашей функцией. Является ли ϴ аргументом функции cos()? Или это к? Или это λ?

В последнем случае взгляните на Xilinx UG901. В нем приведены примеры того, как выводить ПЗУ (см. раздел «Методы кодирования ПЗУ HDL»). Ваш код в том виде, в каком он написан, вероятно, будет наименее эффективным методом. Вам нужны две таблицы поиска с записями по 4 КБ каждая (sin_data и cos_data), поэтому две 4 КБ x 12 бит. Вам лучше собрать ПЗУ из блочной ОЗУ.

person PlayDough    schedule 26.04.2016
comment
В этом проблема с заимствованным кодом. Я не до конца его понимаю. Во всяком случае, я попытался реализовать это, используя более простой код. Я отредактирую свой пост. - person Levente Rigán; 26.04.2016
comment
@LeventeRigán Вы собираетесь синтезировать код? - person PlayDough; 26.04.2016
comment
Да, в конце концов, это было бы целью :) - person Levente Rigán; 27.04.2016
comment
Если вашей целью является синтезируемый код, вы не можете использовать cos() в том виде, в котором вы его написали. Вы синтезируете сигнал на основе такой функции. Однако вы можете получать константы из функции cos(). Я рекомендую вам просмотреть UG901 в поисках стиля для синтеза ПЗУ, а затем инициализировать содержимое ПЗУ (начальное значение является постоянным значением) с помощью вызова cos(). - person PlayDough; 27.04.2016
comment
Хорошо, я проверил это, и кажется, что мой предыдущий код был немного ближе к тому, как должен выглядеть process(CLK). Но тогда я до сих пор не знаю, как добраться до части рисования. Я назначаю константы, полученные из cos(), цветовым выходам? - person Levente Rigán; 27.04.2016
comment
@LeventeRigán Я не эксперт по VGA, поэтому не знаю, как создать вывод VGA. Но я могу говорить о вашем поколении выходных данных cos() и sin() на основе некоторых входных данных. Я понимаю, что вы хотите вычислить 1 + cos(k*r^2). Является ли k входом? Является ли r константой? До сих пор неясно, каковы ваши входы и выходы или как они отформатированы. Они целые? Фиксированная точка? Дайте более подробную информацию о входах и выходах, и я могу предоставить больше помощи. - person PlayDough; 27.04.2016