本文是本系列的第三篇，本文主要介紹FPGA常用運(yùn)算模塊-乘加器，xilinx提供了相關(guān)的IP以便于用戶進(jìn)行開(kāi)發(fā)使用。

乘加器

乘加器核提供使用DSP片的乘加實(shí)現(xiàn)。 它執(zhí)行兩個(gè)操作數(shù)的乘法，并將全精度乘積加(或減)到第三個(gè)操作數(shù)，執(zhí)行P = C +/- A * B的操作。 乘加器模塊對(duì)有符號(hào)或無(wú)符號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。 該模塊可以流水線化。 支持二補(bǔ)符號(hào)和無(wú)符號(hào)操作。 支持從1到52位無(wú)符號(hào)或2到53位有符號(hào)的乘數(shù)輸入和從1到105位無(wú)符號(hào)或2到106位有符號(hào)的加減操作數(shù)輸入。 可選時(shí)鐘啟用和同步清除。

乘加器IP在許多配置中比單獨(dú)的乘和加操作更有效，因?yàn)樗褂肈SP48原語(yǔ)。 可以在許多應(yīng)用程序中使用這個(gè)IP，特別是那些基于多項(xiàng)式算法的應(yīng)用程序，如FIR和IIR實(shí)現(xiàn)。

IP核圖示以及端口介紹

操作指南

流水操作

乘法器核心考慮了兩種不同的延遲路徑; 一個(gè)是從A和B輸入到P輸出，另一個(gè)是從C/PCIN輸入到P輸出。 這些延遲被定義為A:B - P延遲和C - P延遲。

這些延遲只能采用兩個(gè)值：0 表示無(wú)延遲或 -1 表示最大/最佳延遲。 如果這兩個(gè)延遲中的任何一個(gè)指定為 -1，則它們都被視為 -1； 對(duì)于完全組合的設(shè)計(jì)，兩者都必須設(shè)置為 0。

級(jí)聯(lián)的PCIN端口的使用也會(huì)影響延遲。

不用級(jí)聯(lián)輸入：

使用級(jí)聯(lián)輸入：

下圖顯示了乘加器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部相當(dāng)于引用了一個(gè)乘法器和一個(gè)加減法器。 從該結(jié)構(gòu)中可以清楚的看出，A:B - P 延時(shí)和C - P延時(shí)路徑。

數(shù)據(jù)調(diào)整

當(dāng)傳遞給IP輸入時(shí)，所有輸入都是右對(duì)齊的。 必須設(shè)置輸入的正確 LSB 或 MSB 填充或符號(hào)擴(kuò)展（相當(dāng)于二進(jìn)制小數(shù)點(diǎn)）。

在乘法加法器中，乘法器輸出沒(méi)有截?cái)嗷蛏崛耄?這是一個(gè)完整的精確結(jié)果。 C 輸入被添加到乘積中。 下面的例子實(shí)現(xiàn)了切片操作的功能。 切片選取輸出的0到11位。

向量相乘的例子

圖3-4(單DSP片實(shí)現(xiàn))和圖3-5(多DSP片實(shí)現(xiàn))實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的矢量乘法。在3-4圖中，如果使用單DSP片實(shí)現(xiàn)向量相乘，則按照該圖示連接進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。采用級(jí)聯(lián)操作，將級(jí)聯(lián)是輸入輸出相互連接。此時(shí)不能進(jìn)行設(shè)置C的輸入。

在3-5圖中，如果使用多DSP片實(shí)現(xiàn)，則按照該圖示連接進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。此時(shí)可以進(jìn)行設(shè)置C的輸入，級(jí)聯(lián)操作通過(guò)連接P和C端相互連接。

乘加器IP配置

在乘加器IP配置界面，可以對(duì)輸入輸出的位寬進(jìn)行配置，以及相關(guān)IP的配置。

A/B Input Width ：設(shè)置端口A或者B輸入的寬度。有效的范圍是1 ~ 52無(wú)符號(hào)和2 ~ 53有符號(hào)。默認(rèn)值為18。該值在IP中自動(dòng)設(shè)置，可以手動(dòng)設(shè)置。

C Input Width ：設(shè)置端口C(加/減操作數(shù))輸入的寬度。有效的范圍是1到105無(wú)符號(hào)和2到106有符號(hào)。默認(rèn)值為48。該值在IP中自動(dòng)設(shè)置，可以手動(dòng)設(shè)置。

A/B/C Input Type :設(shè)置端口A、B 、C數(shù)據(jù)的類型。0表示有符號(hào)，1表示無(wú)符號(hào)。默認(rèn)值為0。該值在IP中自動(dòng)設(shè)置，可以手動(dòng)設(shè)置。

Output MSB / Output LSB ：設(shè)置輸出的切片位寬范圍。

Use PCIN ：當(dāng)該參數(shù)設(shè)置為1時(shí)，使用PCIN 端口。 PCIN 端口是 加法器/減法器操作數(shù)的級(jí)聯(lián)輸入端口。設(shè)置為0時(shí)，PCIN 端口為 忽略。設(shè)置為 1 時(shí)，C 輸入寬度限制為 48 位。

Sync Control CE Priority ：此參數(shù)控制 SCLR和CE信號(hào)的優(yōu)先級(jí)當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，Sync Control CE Priority。當(dāng)該信號(hào)為1時(shí)，SCLR 僅在 CE 為高電平時(shí)有效。這默認(rèn)值為0。

A:B - P Latency : A、B端口到輸出端口P的時(shí)延。 取值如下: -1, 0。 默認(rèn)值為-1。

C - P Latency ：從 C 或 PCIN 端口到輸出端口 P 的延遲。 取值如下: -1, 0。 默認(rèn)值為-1。