前段時間一直在幫本科生做電賽，需要用到FPGA筆者作為學長責無旁貸去幫忙，耽誤了更新，抱歉。為了表現筆者的誠意，今天拿出干貨——DSP48E1的使用，全程高能不要眨眼。

安富利的陳博士出的試用題（1）：使用DS48E1的SIMD功能實現四路并行12位加法”，要求數據從不同的DSP48端口進去。

評分標準：
1）使用Vivado 仿真通過
2）使用7A50T板子，使用Vivado硬件實現且記錄波形，或者，使用Matlab sysgen硬件仿真，或者其他硬件實現方式且有硬件結果

軟件環境：
VIVADO 2015.2
System Generator 2015.2
MATLAB 2014b
WINDOWS 7-64bit

1.原理分析
我們先看下DSP48E1到底是個什么樣的東西，知己知彼。

圖1 DSP48E1結構框圖

乍一看很復雜，不過想想DSP本質無非就是乘加，端口多只是說明功能多而已。若要實現陳博士的題目，我們只取一瓢飲。
重點介紹以下端口：
A[29:0] ：A寄存器輸入；
ACIN[29:0] ：A寄存器輸入，從其它DSP48E1模塊輸入過來，實現級聯；
B[17:0],BCIN[17:0],C[47:0],PCIN[47:0]同上，不作贅述；
OPMODE[6:0] ：控制X,Y,Z的輸出，如本文中實現X=A:B;Y=C;Z=0；
ALUMODE[3:0] ：控制X,Y,Z如何運算，如本文中實現X+Y+Z；
P[47:0] ：運算結果輸出端口；
CARRYOUT[3:0] ：運算輸出進位標志位。

接下來，我們打開System Generator中的DSP48E1模塊。

Xilinx Blockset -> DSP ->DSP48E1

圖2 DSP48E1 IN System Generator

這里的carryin,carryinsel是作輸入進位控制的，與我們無關置0即可。

雙擊該模塊打開屬性配置：圖3

我們不需要從別的模塊級聯輸入，所以在Input Configuration直接選Direct from a port。

在DSP48E1 Data-path Configuration看到了我們今天的主角——SIMD。

圖3 DSP48E1 Basic tab

圖4 四路12位SIMD模式加法器

X,Y,Z都是48bits數據，將他們從高位到低位劃分為4路12bits數據進行加減，從上圖可以看出CARRYOUT[3:0]對應每路進位標志。

值得注意的是，UG479_7Series DSP48E1 24頁提到：

When either TWO24 or FOUR12 mode is selected, the multiplier must not be used, and USE_MULT must be set to NONE.

當使用2路24bits或4路12bits模式時，應該禁用乘法器。這就是圖X勾選Do not use multiplier的原因。為什么會這樣，請參考數據手冊，有詳細解釋。

2.實驗仿真

圖5 System Generator 仿真搭建

仿真結果如圖6所示：

圖6 New Input 仿真結果

同時附上這兩次輸入的硬件仿真波形圖：

圖7 硬件仿真結果

從上圖中可以看出，從輸入到輸出需要2個CLK的延時，符合手冊中的描述。

結語：
DSP48E1是Xilinx 7系列FPGA的專用DSP模塊，運算速度可以達到600M/s以上，極大得提高FPGA在視頻圖像處理中的處理速度。
最后，筆者遇到了個小問題很費解。如圖7所示：這種方式控制DSP48E1模塊就會報錯。

圖7

筆者聯系郵箱：xp_peng2016@163.com