[發明專利]一種實現CORDIC旋轉模式下近似計算的裝置和方法

在審

• 申請號: 202011271898.8
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112306454A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉湘貴;王翥成;熊立志
• 申請（專利權）人: 深圳市國芯物聯科技有限公司
• 主分類號: G06F7/544
• 分類號: G06F7/544
• 代理公司: 深圳市諾正鑫澤知識產權代理有限公司 44689
• 代理人: 彭佳偉

本發明提出一種實現CORDIC旋轉模式下近似計算的裝置，包括第一數據選擇器、第二數據選擇器、數據選擇控制器、X坐標進位項寄存器、X坐標和值項寄存器、Y坐標進位項寄存器、Y坐標和值項寄存器、第一移位器、第二移位器、第三移位器、第四移位器、迭代記數器、第一壓縮加法器、第二壓縮加法器和方向控制器。本發明還提供運行于上述裝置以實現CORDIC旋轉模式下近似計算的方法。本發明將普通進位加法器替換為具有進位保留器結構的壓縮加法器，通過在n?1次迭代過程中，使用5?3壓縮器替換全加器，降低CORDIC運算中由加法進位鏈帶來的時延，從而顯著提高了系統的運行時鐘。

技術領域

本發明涉及坐標旋轉計算技術領域，尤其是實現CORDIC旋轉模式下近似計算的方法和裝置。

背景技術

坐標旋轉數字計算機DORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)最早由Volder J在1959年提出。CORDIC算法是一種循環迭代算法，基本思想是通過一系列固定的，與運算基數有關的角度不斷偏擺迭代以逼近所需的旋轉角度。Cordic算法通過簡單的加法和移位操作就可以完成三角函數的計算。

參見圖1，在xy坐標平面上將點(x₀,y₀)旋轉θ角度到點(x₁,y₁)的標準方法如下所示：

x₁＝x₀cosθ-y₀sinθ (1)

y₁＝x₀sinθ+y₀cosθ (2)

通過提取因數cosθ，方程可寫成下面的形式：

x₁＝x₀cosθ-y₀sinθ＝cosθ(x₀-y₀tanθ) (3)

y₁＝x₀sinθ+y₀cosθ＝cosθ(y₀+x₀tanθ) (4)

兩邊同時除以cosθ，得到偽旋轉方程式：

其中，通過已知理論可知，通過一定迭代后，cos^-1θ固定，約為1.6。這樣，CORDIC計算核心在于旋轉角度θ。而θ的角度可以通過每次旋轉特定的角度，通過一定組合最終得到。Volder J將這些特定角度定義為滿足關系式：

tanθ_i＝2^-i (7)

式中，i為迭代次數，故迭代過程中，式(5)、式(6)的方程改寫為：

如上所述，將各種可能的旋轉角度加以限制滿足關系式tanθ_i＝2^-i，使得對任意角度θ的旋轉能夠通過一系列連續小角度θ_i的旋轉迭代來完成，式(5)、式(6)的方程乘以正切項變成了移位操作。

對于每次迭代而言，前面所示的偽旋轉現在可以表示為：