用verilog實現log2的一種方法

在博文《Computing the Logarithm Base 2》和《Getting the Log Base 2 Algorithm to Synthesize》中，作者把log2(x)的運算分成了整數部分和小數部分。其中，整數部分通過一個遞歸模塊來實現（這個我是第一次看到，原來還能這么用），小數部分通過查找表來實現。

在網上找log2的verilog實現基本都是下面的function：

function integer log2;
  input integer value;
  begin
    value = value-1;
    for (log2=0; value>0; log2=log2+1)
      value = value>>1;
  end
endfunction

這個是無法綜合實現的。仔細分析一下可以發現這是log2(x)運算的整數部分，等效於去找value的最左邊第一個1出現的位置。上面博文中的作者用遞歸算法實現，正常還可以用二分法實現。

綜上所述，我使用的方法同樣是把log2(x)的運算分成整數部分和小數部分。其中，整數部分通過二分法實現來實現，小數部分通過查找表來實現。

綜合后的時序仿真結果如下圖所示：

使用matlab驗證結果，將仿真得到的結果和實際的結果相減，如下圖所示。可以看到最大偏差不超過0.03。

Implementation后的實際測試結果我沒有試過，估計問題不大。我的輸入和輸出都是8位數，輸出整數部分為3位（因為log2(255)=7.9944<8，所以3位夠了），小數部分為8-3=5位。如果你需要提高精度，可以增大小數位數，相應的查找表需要修改。

工程下載地址，包括全部仿真文件和matlab文件。轉載請注明出處。