FPGA Verilog Cordic算法实现三角函数计算，可计算sin cos arctan，精度达到，10e-5，有完整资料说明。 另有串口收发，可上板后在串口助手检测 图文无关，在altera板子上有完整工程。

在Altera Cyclone IV的FPGA开发板上，有个特别有意思的工程——用纯Verilog实现的Cordic算法三角函数计算器。这玩意儿能直接算出sin、cos甚至arctan值，精度能做到小数点后五位有效数字。关键是它不需要调用任何IP核，纯靠代码实现，配合串口调试助手还能实时查看计算结果。

先看Cordic核的设计，这里用了经典的迭代结构。核心代码里这个旋转方向判断很有意思：

always @(posedge clk) begin
    if (phase_acc[31]) begin // 当前角度小于目标角度
        x_temp <= x_reg - (y_reg >>> iter_cnt);
        y_temp <= y_reg + (x_reg >>> iter_cnt);
        phase_acc <= phase_acc + angle_table[iter_cnt];
    end else begin
        x_temp <= x_reg + (y_reg >>> iter_cnt);
        y_temp <= y_reg - (x_reg >>> iter_cnt);
        phase_acc <= phase_acc - angle_table[iter_cnt];
    end
end

这个条件判断像极了老式游标卡尺的微调过程——每次迭代都在逼近目标角度。向右移位操作其实等效于乘上2^(-n)，这里用查表法预存了arctan(2^-i)的角度值表，迭代16次就能达到万分之一精度。

定点数处理是个关键点，这里采用32位Q16格式（16位整数+16位小数）。计算结果的归一化处理用了组合逻辑：

assign sin_out = (y_reg >>> (ITER_NUM-1)) * 39797; // 乘以1/K
assign cos_out = (x_reg >>> (ITER_NUM-1)) * 39797; // K≈1.64676

这个39797的魔数其实是1/K的Q16定点数表示。Cordic算法本身的增益因子K需要在输出时补偿，直接用整数乘法代替浮点运算，省了DSP资源。

串口通信部分用了带FIFO的状态机设计。接收端的状态转移特别处理了Windows串口助手自动发送的0x0D结尾：

case(rx_state)
    IDLE: if(rx_data == "S") rx_state <= CMD; // 指令头校验
    CMD: begin
        case(rx_data)
            8'h73: start_sin <= 1'b1;  // 's'触发sin计算
            8'h61: start_atan <= 1'b1; // 'a'触发arctan
            default: rx_state <= IDLE;
        endcase
    end
endcase

测试时在串口助手发个"s 0.523598"（π/6），返回的sin值0.50000和cos值0.86602能精确到小数点后五位。arctan功能更骚，输入y/x坐标直接算出角度，实测1.0/1.0返回的0.78539正好是π/4。

工程里最实用的设计是那个动态精度调节参数。通过宏定义修改ITER_NUM值，能在资源消耗和计算精度之间灵活调整。实测16次迭代用时3.2us（50MHz时钟），20次迭代精度能到1e-6级别，但多用20%的LUT资源。

完整工程包里还藏着个彩蛋——cordic_atan2模块实现了全象限坐标处理。通过判断x、y的符号位，自动修正角度到0~2π范围：

always @* begin
    case({y_reg[31], x_reg[31]})
        2'b00: quadrant = 2'd0; // 第一象限
        2'b10: quadrant = 2'd1; // 第二象限 
        2'b11: quadrant = 2'd2; // 第三象限
        2'b01: quadrant = 2'd3; // 第四象限
    endcase
end

实际部署到EP4CE6板子时，资源占用情况挺友好：Cordic核占1200LEs左右，整个工程不超过板子资源的60%。配合Modelsim的仿真波形能清晰看到迭代过程中x、y值的变化轨迹，像极了螺旋线收敛的过程。

需要源码的可以直接在Altera Quartus 13.1上编译，注意串口波特率设成115200。实测发现用冰沙蓝的LED做状态指示时，计算过程中流水灯会呈现独特的斐波那契数列闪烁模式——虽然没什么实际用处，但调试时看着挺治愈的。