ALTFP_CONVERT IP使用与仿真
近期项目要使用到整型数据转浮点型数据，将16位的整数转换为单精度浮点数（32bit）。本打算自己写逻辑实现的，不过考虑到本身项目时间紧，能力也有限，就没有贸然行事。再说了，Quartus II软件中也给我们免费提供了专用的浮点转换IP。因此就直接使用该IP核来进行设计。
通过阅读Altera提供的Floating-Point IP Cores User Guide中相关章节，了解到该浮点IP包含以下功能：
整型转浮点（Integer-to-Float）；
浮点转整型（Float-to-Integer）；
浮点转浮点（Float-to-Float）；
定点转浮点（Fixed-to-Float）；
浮点转定点（Float-to-Fixed）。
本次我的项目需要使用到的功能为定点转浮点类型。因此这里只记录定点转浮点功能的测试。
本人使用的是Quartus II13.0的软件，这里先介绍如何在Quartus II工程中调用添加ALTFP_CONVERT的IP核。
1、打开兆功能核向导：
2、在向导中选择新建一个用户兆功能核并点击next：
3、在Arithmetic（1）下选择ALTFP_CONVERT（2）核，并选择生成语言为Verilog（3），给IP核命一个名字（4），然后点击next（5）：
5、等待大约20秒左右，打开浮点IP核的参数配置选项卡，在选项卡中，Operationmode选择An integer to a floating point（1），Integer data选择32bits（2），然后点击next：
6、设置output floating point Setting为single precision（32bits）（1），然后点击next：
7、为模块添加一个异步清零信号（1），当然这里如果不添加这个信号一般情况下使用也没有问题，勾选后点击next：
8、仿真模式设置界面，这里不需要勾选生成网表，因此直接点击next即可。
9、点击finish即可完成IP核的生成。
10、在Quartus II工程中，添加此IP核 的qip文件（fpconvert.qip）到工程中来。
11、将fpconvert.v文件设置为工程顶层文件：
12、为该IP核编写testbench文件，这里暂时不进行全面覆盖的仿真测试，只是随机取几个值进行转换，并查看仿真结果，testbench代码如下所示：
|
01 `timescale 1ns/1ns 02 03 module tb; 04 05 reg aclr; 06 reg clock; 07 wire [31:0] dataa; 08 wire [31:0] result; 09 10 reg [15:0]data; 11 12 fpconvert fpconvert( 13 aclr, 14 clock, 15 dataa, 16 result 17 ); 18 19 initial clock = 1; 20 always #10 clock = ~clock; 21 22 assign dataa = data[15]?{16'hffff,data}:{16'h0000,data}; 23 24 initial begin 25 aclr = 1'b1; 26 #50; 27 aclr = 1'b0; 28 data = 32'd0; 29 #100; 30 begin 31 data = 128; 32 #200; 33 data = -128; 34 #200; 35 data = 3456; 36 #200; 37 data = -3456; 38 #200; 39 end 40 $stop; 41 end 42 43 endmodule 44 |
由于在实际使用中我们的输入数据为16位的有符号整型数，而该IP核的输入为固定的32位整型数，因此需要进行16位有符号数到32位有符号数之间的转换。转换代码如第22行所示。16位的有符号整型数，其最高位为符号位即data[15]，而在32位的有符号整型数中，也是最高位为符号位，即dataa[31]。因此，如果直接将16位的有符号数据输入到32位的有符号整型数据端口，则势必会发生错误，因此，这里根据data的符号位data[15]的值来对dataa的 高16位进行补全操作，若data[15]为1，则将dataa[31:16]全部填1，若data[15]为0，则将dataa[31:16]全部填0即可。
使用以上testbench对该IP核的仿真结果如下图所示：
由图可见，每当输入数据更新后，在第6个时钟上升沿，转换结果出现在result上。即该IP核实现整型数到浮点数的转换需要5个时钟周期。