[发明专利]基于CORDIC算法的三角函数计算装置及方法

权利要求书

1.基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：其包括：特殊角度判别模块、象限映射模块、单步迭代模块、双步迭代模块、迭代控制模块和存储模块；

特殊角度判别模块，其配置来判断输入角度是否为0、±π/6、±π/4、±π/3、±π/2、±2π/3、±3π/4、±5π/6、±π，如果是，则不进行迭代，直接输出存储在存储模块中的三角函数值；

象限映射模块，其配置来对输入的角度值进行判断，并将其转换到[-π/2,π/2]；

单步迭代模块，包含N/2级流水线，其配置来在迭代控制模块的控制下进行初始的迭代运算；

双步迭代模块，其配置来在单步迭代模块之后，包含N/4级流水线，在迭代控制模块下进行双步迭代运算；

迭代控制模块，其配置来判断单步迭代模块和双步迭代模块是否完成迭代，并控制完成全部迭代；该模块包括：(1)剩余角判断单元，该单元在每次迭代完成后，判断剩余角度是否为0，若为0，则直接输出迭代结果；(2)角度选择单元，该单元在完成所有迭代次数小于N/3的单步迭代模块之后，选择进行后续单双步迭代的角度；(3)随机进位单元，该单元在每次迭代完成后，产生1位额外的操作数，与剩余角度进行相加，用于修正截断带来的精度损失；

存储模块，其配置来存储特殊角度判别模块中的特殊角度三角函数值和迭代运算过程中所需要的常数；

单步迭代模块遵循的迭代公式为公式(1)：

其中，X_n、Y_n为第n次迭代运算后的坐标值；β＝±1＝Sign(Z_n)，其中，Z_n为第n次迭代运算后的剩余角度值；当β＝1时，旋转方向为逆时针；当β＝-1时，旋转方向为顺时针；

双步迭代模块遵循的迭代公式为公式(2)：

角度旋转所遵循的公式为公式(3)：

Z_n+1＝ Z_n+ βatan(2^-n)，n＝0,1,2,3,...               (3)。

2.根据权利要求1所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：对于输出数据信号x、y，采用二进制补码表示，x[N-

1:N-2]和y[N-1:N-2]为整数位，x[N-3:0]和y[N-3:0]为小数位，x、y的输出范围为[-1,1]；对于角度信号z，为了满足输入角度所能取得的数据范围是[-π,π]，输入角度的整数位扩充一位，z[N-1:N-3]为整数位，z[N-4:0]为小数位。

3.根据权利要求2所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：对于角度信号z的格式信号phase_format等于1时，z的输入范围为[-π,π],查找表存储的旋转角度范围为[-π,π]；

phase_format等于0时，对z进行标准化，输入范围为[-1,1]，表示为n个π，查找表存储的旋转角度范围为[-1,1]。

4.根据权利要求3所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：所述单步迭代模块和双步迭代模块的结构配置信号arch等于1时，电路配置成串行模式；arch等于0时，电路配置成并行模式。

5.根据权利要求4所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：角度选择单元在迭代次数大于N/3后起作用，利用最高比特位进行选择性迭代，若为1，则进行该次迭代；若为0，则不进行该次迭代。

6.根据权利要求5所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：单步迭代模块在迭代次数小于N/2起作用；双步迭代模块在完成所有单步迭代模块后起作用。

7.根据权利要求6所述的基于CORDIC算法的三角函数计算装置，其特征在于：校正因子为公式(4)：

其中，n＝N/2，K为常数，通过将x、y初始值乘上1/K来弥补CORDIC过程中造成的误差。