警告

SpinalHDL 定点支持仅部分使用/测试，如果您发现任何错误，或者您认为缺少某些功能，请创建 Github issue。另外，请不要在代码中使用未归档的功能。

UFix/SFix

描述

UFix 和 SFix 类型对应于可用于定点算术的位向量。

声明

声明定点数的语法如下：

无符号定点小数

语法	位宽	分辨率	最大值	最小值
UFix(peak: ExpNumber, resolution: ExpNumber)	peak-resolution	2^resolution	2^peak-2^resolution	0
UFix(peak: ExpNumber, width: BitCount)	width	2^(peak-width)	2^peak-2^(peak-width)	0

有符号定点小数

语法	位宽	分辨率	最大值	最小值
SFix(peak: ExpNumber, resolution: ExpNumber)	peak-resolution+1	2^resolution	2^peak-2^resolution	-(2^peak)
SFix(peak: ExpNumber, width: BitCount)	width	2^(peak-width-1)	2^peak-2^(peak-width-1)	-(2^peak)

格式

所选格式遵循使用 Q 表示法定义定点小数格式的常用方法。更多信息可以在 Q 数据格式的维基百科页面上找到。

例如，Q8.2表示8+2位的定点数，其中8位用于自然部分，2位用于小数部分。如果定点数有符号，则多一位用于符号。

分辨率被定义为可以用该数字表示的最小的二的幂。

备注

为了使表示二次幂的数字不易出错，在 spinal.core``中有一个称为 ``ExpNumber 的数字类型，它用于定点类型构造函数。这种类型有一个方便的封装，采用 exp 函数的形式（在本页的代码示例中使用）。

示例

// Unsigned Fixed-Point
val UQ_8_2 = UFix(peak = 8 exp, resolution = -2 exp) // bit width = 8 - (-2) = 10 bits
val UQ_8_2 = UFix(8 exp, -2 exp)

val UQ_8_2 = UFix(peak = 8 exp, width = 10 bits)
val UQ_8_2 = UFix(8 exp, 10 bits)

// Signed Fixed-Point
val Q_8_2 = SFix(peak = 8 exp, resolution = -2 exp) // bit width = 8 - (-2) + 1 = 11 bits
val Q_8_2 = SFix(8 exp, -2 exp)

val Q_8_2 = SFix(peak = 8 exp, width = 11 bits)
val Q_8_2 = SFix(8 exp, 11 bits)

赋值

有效赋值

当没有位丢失时，对定点小数值的分配是有效的。任何位丢失都会导致错误。

如果源定点小数值太大，truncated 函数将允许您调整源数字的大小以匹配目标大小。

示例

val i16_m2 = SFix(16 exp, -2 exp)
val i16_0  = SFix(16 exp,  0 exp)
val i8_m2  = SFix( 8 exp, -2 exp)
val o16_m2 = SFix(16 exp, -2 exp)
val o16_m0 = SFix(16 exp,  0 exp)
val o14_m2 = SFix(14 exp, -2 exp)

o16_m2 := i16_m2            // OK
o16_m0 := i16_m2            // Not OK, Bit loss
o14_m2 := i16_m2            // Not OK, Bit loss
o16_m0 := i16_m2.truncated  // OK, as it is resized to match assignment target
o14_m2 := i16_m2.truncated  // OK, as it is resized to match assignment target
val o18_m2 = i16_m2.truncated(18 exp, -2 exp)
val o18_22b = i16_m2.truncated(18 exp, 22 bit)

来自 Scala 常量

当给 UFix 或 SFix 信号赋值时，Scala的 BigInt 或 Double 类型可以用作常量。

示例

val i4_m2 = SFix(4 exp, -2 exp)
i4_m2 := 1.25    // Will load 5 in i4_m2.raw
i4_m2 := 4       // Will load 16 in i4_m2.raw

原始值

可以使用 raw 属性读取或写入定点小数的整数表示形式。

示例

val UQ_8_2 = UFix(8 exp, 10 bits)
UQ_8_2.raw := 4        // Assign the value corresponding to 1.0
UQ_8_2.raw := U(17)    // Assign the value corresponding to 4.25

运算符

以下运算符可用于 UFix 类型：

算术运算

运算符	描述	返回值的分辨率	返回值的幅度
x + y	加法	Min(x.resolution, y.resolution)	Max(x.amplitude, y.amplitude)
x - y	减法	Min(x.resolution, y.resolution)	Max(x.amplitude, y.amplitude)
x * y	乘法	x.resolution * y.resolution)	x.amplitude * y.amplitude
x >> y	算术右移，y : Int	x.amplitude >> y	x.resolution >> y
x << y	算术左移，y : Int	x.amplitude << y	x.resolution << y
x >>\| y	算术右移，y : Int	x.amplitude >> y	x.resolution
x <<\| y	算术左移，y : Int	x.amplitude << y	x.resolution

比较运算

运算符	描述	返回类型
x === y	等价性判断	Bool
x =/= y	不等价判断运算	Bool
x > y	大于	Bool
x >= y	大于或等于	Bool
x < y	小于	Bool
x >= y	小于或等于	Bool

类型转换

运算符	描述	返回类型
x.asBits	二进制转换为 Bits	Bits(w(x) bits)
x.asUInt	二进制转换为 UInt	UInt(w(x) bits)
x.asSInt	二进制转换为SInt	SInt(w(x) bits)
x.asBools	转换为 Bool 数组	Vec(Bool(),width(x))
x.toUInt	返回对应的UInt（带截断）	UInt
x.toSInt	返回对应的SInt（带截断）	SInt
x.toUFix	返回对应的UFix	UFix
x.toSFix	返回对应的SFix	SFix

杂项

名称	返回类型	描述
x.maxValue	返回可存储的最大值	Double
x.minValue	返回可存储的最小值	Double
x.resolution	x.amplitude * y.amplitude	Double