基于CORDIC算法的32位浮点正余弦FPGA实现：精度优化与IEEE-754兼容

本文主要探讨了如何在32位浮点环境下，利用CORDIC（ Coordinate Rotation Digital Computer）算法实现精确的正余弦（sin和cos）函数的硬件设计，特别是在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上的应用。CORDIC算法以其低硬件开销和高计算效率而闻名，尤其适合于需要大量三角函数计算的场景，如实时信号处理、图像处理和数字滤波等领域，这些场景对运算精度有较高要求。 传统的CORDIC算法通过逐次逼近的方式进行角度的计算，通过增加迭代次数，可以提高计算精度。作者针对这一过程进行了优化，通过精心挑选参数，使得设计出的软核能够在满足高精度需求的同时保持性能。这种软核设计的优势在于它能够在实时性要求高的应用中稳定运行，例如在语音和视频信号的处理过程中，需要快速且精确的三角函数运算。 为了进一步增强兼容性和灵活性，文中提到的输出数据采用了IEEE-754标准格式进行处理。这种标准化格式使得软核的输出可以直接与大部分处理器无缝对接，显著扩大了该设计的应用范围，不仅限于特定类型的处理器，而是适用于广泛的技术生态。 在硬件实现方面，作者选择在Altera公司的NiosⅡ处理器上进行了定制指令的添加。通过这种方式，他们将CORDIC算法与处理器架构紧密结合，实现了高效且灵活的硬件加速。自定义指令不仅提升了执行效率，还可能减少了硬件资源的占用，使得整个系统更加高效。 总结来说，这篇论文的核心内容是介绍了如何通过改进的CORDIC算法在FPGA上实现高精度的32位浮点正余弦函数，以及如何通过IEEE-754标准化处理和自定义指令来提升兼容性和性能，这对于现代嵌入式系统和实时信号处理应用具有重要的实际价值。