一種新的基于FPGA的數(shù)據(jù)格式轉換方法
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2 在FPGA中實現(xiàn)實數(shù)到單精度浮點數(shù)轉換的流程
2．1 轉換流程
在實際工程應用中，所處理的數(shù)據(jù)都有一個或大或小的范圍，在這個范圍內(nèi)將實數(shù)轉換為單精度浮點數(shù)會節(jié)約芯片資源和降低功耗。故選擇在-9 999．999 9～9 999．999 9的范圍內(nèi)完成實數(shù)到單精度浮點數(shù)的轉換，如圖2所示。考慮到實際，數(shù)值在很多情況下是通過串口獲取的，并表現(xiàn)為ASCII形式。故本文中所提到的實數(shù)皆為ASCII表示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/190975.htm
轉換過程采用流水線操作，用計數(shù)器控制轉換進程。ASCII碼轉換為單精度浮點的方法如下：
(1)將8位ASCII碼所代表的數(shù)字字符轉為十進制數(shù)字(由于硬件電路對數(shù)字的表示只有0和1的組合，所以將實數(shù)的整數(shù)和小數(shù)分開表示)；
(2)利用程序包里的數(shù)據(jù)類型轉換函數(shù)將十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)，但小數(shù)部分的轉換需要單獨實現(xiàn)；
(3)對二進制表示的實數(shù)進行規(guī)格化；
(4)根據(jù)符號位ASCII碼值確定符號位s，根據(jù)規(guī)格化移動的位數(shù)確定階碼e，將規(guī)格化中的小數(shù)部分f保留28位；
(5)根據(jù)就近舍入原則對保留的28位小數(shù)部分的后5位進行判斷和舍入。
2．2 關鍵代碼解析
在FPGA的硬件描述語言中將整數(shù)的十進制轉換為二進制比較簡單，可以調用ISE軟件自帶的程序包中的轉換函數(shù)來實現(xiàn)，但如何將小數(shù)部分轉換為二進制是能否順利完成從實數(shù)到單精度浮點數(shù)轉換的關鍵。考慮到要對小數(shù)部分進行舍入運算，所以將小數(shù)部分轉換28位的二進制。要用28位二進制表示小數(shù)部分，需利用VHDL語言中變量(variable)被賦值時立即生效的特性，結合FOR循環(huán)來實現(xiàn)。部分關鍵代碼如下：
代碼中frac_part是小數(shù)部分的十進制表示(因為integer類型只能表示整數(shù)，所以將小數(shù)部分擴大了10 000倍，但不影響結果的正確性)，frac_28是小數(shù)部分的二進制表示。信號frac_28(27)的權值是2-1，依次以1／2倍率遞減，frac_28(0)的權值是2-28。此進程由frac_part發(fā)生變化來啟動，完成轉換的時間是瞬時，也可以認為是一個時鐘周期。
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