FFT IP核的設置

這里做最簡單的設置，打開Vivado，點開IP Catalog，找到FFT IP核。設置界面如下：

Configuration 設置

設置的參數(shù)意義如下：

• Numbers of Channels: 通道數(shù)，F(xiàn)FT IP核可以設置多個數(shù)據(jù)通道，進行多路FFT操作
• Transform Length: 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度，就是FFT中的點數(shù)，決定輸出的頻譜分辨率
• Architecture Configuration：如果Architecture Choice選擇Automatically Select，IP核會根據(jù)你填的時鐘頻率和數(shù)據(jù)吞吐量選擇適合的架構

Implementation

設置的參數(shù)意義如下：

• Data Format: 數(shù)據(jù)格式，定點數(shù)或浮點數(shù)，浮點數(shù)不能使用多個通道同時進行FFT操作
• Scaling Options: 對輸出的數(shù)據(jù)進行等比例縮小，如果選Scaled，則在控制IP核時需要設置縮小比例，詳情見: 資料1
• Input Data Width：輸入數(shù)據(jù)位寬，這里只用輸入I,Q一路的位寬，不需要輸入組合起來的位寬
• Phase Factor Width：因為進行FFT 操作涉及乘加操作，肯定會有精度損失，這里可以設置一個合適的值平衡精度和面積的要求。
• 控制信號：時鐘使能跟復位信號，復位信號拉低最少要保持兩個時鐘周期。
• Output Ordering: Natural Order輸出的頻譜數(shù)據(jù)還要做fftshift，這個跟fft算法流程有關系
• Optional Output Fields: 輸出的索引信號和overflow信號，勾選后這些信息會跟頻譜數(shù)據(jù)一起輸出

Detail Implementation

直接默認跳過。

IP核生成后可以看到有很多信號，這些信號代表的意義又是怎么樣的。可以在IP核設置界面的左側Implementation Detail看到下圖內容

從圖中可以看出：

• Output Data Width: 輸出數(shù)據(jù)的位寬，當然也是I，Q一路信號的位寬
• S_AXIS_DATA_TDATA: 這是把時域信號往FFT IP核傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通道，通過圖中可以看到，57:32傳輸Q路信號，25：0傳輸I路信號。

• S_AXIS_CONFIG_TDATA: 這是對FFT IP核設置參數(shù)內容；圖中很明顯告知，16：1傳輸SCALE_SCH信號，這個信號決定輸出的數(shù)據(jù)等比例縮小多少倍，具體參數(shù)設置可以看: 資料1的內容；0位傳輸?shù)目刂菩盘?，?時IP核做FFT運算，為0時做IFFT運算。
• M_AXIS_DATA_TDATA: 這是FFT輸出的頻譜數(shù)據(jù)，從圖中可以看到，57:32對應的是虛部數(shù)據(jù)，25：0對應的是實部數(shù)據(jù)。

• M_AXIS_DATA_TUSER: 這個信號根據(jù)圖中可知，傳輸?shù)氖禽敵鲱l譜的索引，有一定的作用。這里輸出的具體內容根據(jù)上述的FFT IP核設置決定

大概的運算時間

這些信號其實都是AXI4-Stream的相關信號

AXI4-Stream協(xié)議

除了AXI4-Lite的信號，AXI4-Stream還增加了以下信號：

• TKEEP：指示信號，指明當前數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型，發(fā)送數(shù)據(jù)方控制該信號；為低電平表明對應字節(jié)數(shù)據(jù)是空字節(jié)，可以移除；與TSTRB一同發(fā)揮作用，兩個信號都是可選非必需信號
  當去掉TKEEP信號，TKEEP視作全高電平
  當去掉TSTRB信號，TSTRB的值等同TKEEP
  兩個信號都被選擇后作用如下圖：
  
• TLAST：指示信號，指明當前是最后一次數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送數(shù)據(jù)方控制該信號；只有在最后一次數(shù)據(jù)傳輸時該信號會拉高一次，信號一直拉高表明數(shù)據(jù)都是獨立的而不是來自同一個數(shù)據(jù)包，可選非必需信號；
  發(fā)送方（Master）不要求一定要支持該信號
  接受方（Slave）的該信號固定為低電平
• TID: 指示信號，指明當前數(shù)據(jù)流的ID，標明不同的數(shù)據(jù)流，發(fā)送數(shù)據(jù)方控制該信號，可選非必需信號，內容見TLAST；
• TDEST：指示信號，提供數(shù)據(jù)流的路由信息，發(fā)送數(shù)據(jù)方控制該信號，可選非必需信號，內容見TLAST；
• TUSER：可以自定義的數(shù)據(jù)信息，發(fā)送方跟接收方協(xié)商好，數(shù)據(jù)內容根據(jù)雙方協(xié)商確定，起傳輸輔助信息內容，發(fā)送數(shù)據(jù)方控制該信號，并且跟隨發(fā)送方的數(shù)據(jù)流一同發(fā)送，雙方的TUSER數(shù)據(jù)位寬確定規(guī)則如下：
  MIN(MAX[TUSER bits per byte of masters], MAX[TUSER bits per byte of slaves])
• TREADY，TDATA也是可選非必需信號；去掉TREADY信號，TREADY視作為高電平；去掉TDATA，TSTRB也被視作去掉

而在FFT IP核中，一共出現(xiàn)了下列信號：

• s_axis_data: FFT IP核的時域數(shù)據(jù)輸入通道，這個傳輸過程中，F(xiàn)FT IP核作為接收方（Slave）
• s_axis_config: FFT IP核的配置數(shù)據(jù)輸入通道，這個傳輸過程中，F(xiàn)FT IP核作為接收方（Slave）
• m_axis_data: FFT IP核的頻譜數(shù)據(jù)輸出通道，這個傳輸過程中，F(xiàn)FT IP核作為發(fā)送方（Master）

而且，s_axis_config只使用了TDATA，TREADY,TVALID; s_axis_data使用了TDATA，TREADY,TVALID, TLAST; m_axis_data使用TDATA，TREADY,TVALID, TLAST, TUSER；相對來說控制并不復雜；

FFT IP核的控制流程如下：

1. 配置好s_axis_config_tdata, s_axis_config_tready跟s_axis_config_tvalid握手（都為高）后，配置數(shù)據(jù)傳入；
2. 等待s_axis_data_tready和s_axis_data_tvalid拉高，通過s_axis_data_tdata傳入數(shù)據(jù)至FFT IP核，等到最后一次數(shù)據(jù)傳輸，同時拉高s_axis_data_tlast；
3. 等待m_axis_data_tvalid和m_axis_data_tready拉高，接收m_axis_data_tdata的數(shù)據(jù)，m_axis_data_tuser的數(shù)據(jù)是頻譜數(shù)據(jù)的索引，根據(jù)這個索引可以知道當前頻譜數(shù)據(jù)的位置；等到m_axis_data_tlast拉高，數(shù)據(jù)傳輸結束。

最終結果圖：