FPGA中如何充分利用DSP资源，DSP48E1内部详细资源介绍
fpga中dsp资源是宝贵的且有限，我们在计算大位宽的指数、复数乘法、累加、累乘等运算时都会用到dsp资源，如果我们不了解底层的dsp特性，很多设计可能都无法进行。逻辑综合往往是不可控的，为了能够充分利用dsp资源，我们需要对dsp48e1有所了解。
1.dsp48e1介绍
dsp48e1是7系列的最小计算单元，dsp资源，支持许多独立的功能，其基本功能如下所示
dsp48e1简易模型
包括：
• 带有d寄存器的25位预加法器
• 25*18二进制乘法
• 48位累加
• 三输入加法
其他的一些功能还包括桶形移位、宽总线多路复用、幅度比较器、按位逻辑功能和宽计数器等。
每个dsp48e1都有一个双输入乘法器，接着是3个数据通路的多路复用器和一个三输入的(加法器/减法器/累加器)
dsp48e1内部详细资源
一种典型的使用是a，b输入相乘后与c输入相加或减；当不使用第一级的乘法器的时候，两组48位输入可以实现按位操作的逻辑功能。
a和b的数据输入可以选择直接输入或者寄存一级、两级输入，如下所示
dsp48e1输入分层视图
其他的数据和控制输入可是选择寄存一级输入，这样的输入选择有助于构建多种类型，高流水化的dsp应用。
2. dsp48e1使用
(1)dsp原语使用的每个端口及位宽如下所示：
①表示的数据通道，运算数据的输入。
②寄存器配置通道，我们可以通过配置这些寄存器，实现不同的功能，比 如加法、减法、乘累加，累减等。
③数据输入寄存器使能通道，在数据输入的时候可以选择寄存一级或者两 级(两级仅限a和b)。
④配置寄存器使能通道。
⑤复位信号，寄存器的复位端口。
⑥、⑦和⑧表示的是级联通道，其中cin表示级联的输入，cout表示级联 的输出。
⑨模式检测输出，模式检测用于检测p总线是否与指定的模式或者模式的 补码完全匹配，如果加法器的输出与设置的模式匹配，则patterndetect (pd)将变高，如果与设置的补码匹配，则patternbdetect(pbd)将变高，其 使用逻辑如下
模式检测逻辑
overflow和underflow是与模式检测一起使用时的溢出指示标志。
(2)dsp的使用主要通过三个寄存器来进行控制和改变相应的运算。
•inmode 控制预加器，a，b，d寄存器的输入；(5bit)
•opmode 控制x，y，z选择器的输入；(7bit)
•alumode逻辑控制选择单元；(4bit)
我们通过构建一个乘累加器来介绍dsp的使用以及寄存器的配置。
实现的乘累加完成如下功能，即sum = sum + a * b ;sum也就是dsp中的p输出。
明确了运算表达式，然后我们需要对三个寄存器进行设置：
①乘法器的两个输入分别为a和b，我们选择a端口和b的数据相乘的时候，只使用a的[24:0]位参与运算，具体介绍可以见xinlinx文档ug479(p30)，这里我们把数据通过第二个寄存器输出到乘法器，inmode设置为5’b00000。
图片居中使用：
②多路复用器需要指明参与alu运算模块的数据，根据运算功能，我们选择乘法器的输出和p输出作为信号的输入，opmode设置为7’b010_0001。
③在最后的运算中我们选择加法运算。alumode设置为4’b0000。即p=z+x+y+cin其中z=p，x=m，y=0，cin=0，m=a*b。所以p=p+a*b。
(3)相应的配置设置好之后，例化dsp48e1的原语，原语的调用可以见xinlinx文档ug768(p120)，然后建立vivado工程，测试如下
通过仿真得到了正确的乘累加结果
需要注意的是：在计算乘法时，m寄存器必须是打开的，多路复用器z的输入通过p寄存器，因此输出至少滞后2个时钟周期，这里通过a2和b2寄存器输入，故延迟了4个时钟周期输出结果。
3. dsp48e1注意事项
• 使用有符号数进行数据的处理。
• 尽量使用流水进行数字信号的处理。
•当数字的处理位宽较小时，尽量使用逻辑进行数据处理
•级联使用dsp的时候请尽量使用专用布线资源。
•合理的去复用dsp资源。
•在dsp不使用的时候，通过use_mult将乘法器关闭以降低功耗。
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包括：
• 带有d寄存器的25位预加法器
• 25*18二进制乘法
• 48位累加
• 三输入加法
其他的一些功能还包括桶形移位、宽总线多路复用、幅度比较器、按位逻辑功能和宽计数器等。
每个dsp48e1都有一个双输入乘法器，接着是3个数据通路的多路复用器和一个三输入的(加法器/减法器/累加器)
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一种典型的使用是a，b输入相乘后与c输入相加或减；当不使用第一级的乘法器的时候，两组48位输入可以实现按位操作的逻辑功能。
a和b的数据输入可以选择直接输入或者寄存一级、两级输入，如下所示
dsp48e1输入分层视图
其他的数据和控制输入可是选择寄存一级输入，这样的输入选择有助于构建多种类型，高流水化的dsp应用。
2. dsp48e1使用
(1)dsp原语使用的每个端口及位宽如下所示：
①表示的数据通道，运算数据的输入。
②寄存器配置通道，我们可以通过配置这些寄存器，实现不同的功能，比 如加法、减法、乘累加，累减等。
③数据输入寄存器使能通道，在数据输入的时候可以选择寄存一级或者两 级(两级仅限a和b)。
④配置寄存器使能通道。
⑤复位信号，寄存器的复位端口。
⑥、⑦和⑧表示的是级联通道，其中cin表示级联的输入，cout表示级联 的输出。
⑨模式检测输出，模式检测用于检测p总线是否与指定的模式或者模式的 补码完全匹配，如果加法器的输出与设置的模式匹配，则patterndetect (pd)将变高，如果与设置的补码匹配，则patternbdetect(pbd)将变高，其 使用逻辑如下
模式检测逻辑
overflow和underflow是与模式检测一起使用时的溢出指示标志。
(2)dsp的使用主要通过三个寄存器来进行控制和改变相应的运算。
•inmode 控制预加器，a，b，d寄存器的输入；(5bit)
•opmode 控制x，y，z选择器的输入；(7bit)
•alumode逻辑控制选择单元；(4bit)
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实现的乘累加完成如下功能，即sum = sum + a * b ;sum也就是dsp中的p输出。
明确了运算表达式，然后我们需要对三个寄存器进行设置：
①乘法器的两个输入分别为a和b，我们选择a端口和b的数据相乘的时候，只使用a的[24:0]位参与运算，具体介绍可以见xinlinx文档ug479(p30)，这里我们把数据通过第二个寄存器输出到乘法器，inmode设置为5’b00000。
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②多路复用器需要指明参与alu运算模块的数据，根据运算功能，我们选择乘法器的输出和p输出作为信号的输入，opmode设置为7’b010_0001。
③在最后的运算中我们选择加法运算。alumode设置为4’b0000。即p=z+x+y+cin其中z=p，x=m，y=0，cin=0，m=a*b。所以p=p+a*b。
(3)相应的配置设置好之后，例化dsp48e1的原语，原语的调用可以见xinlinx文档ug768(p120)，然后建立vivado工程，测试如下
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•当数字的处理位宽较小时，尽量使用逻辑进行数据处理
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