MATLAB浮点数与定点二进制补码互转算法验证方案

最近本人一直在学习ZYNQ SOC的使用，目的是应对科研需要，做出通用的算法验证平台。大概思想是：ZYNQ PS端负责与MATLAB等上位机数据分析与可视化软件交互：既可传输数据，也能通过上位机配置更新硬件算法模块配置寄存器内容，同时可计算分析PL端算法实现性能指标。PL端的FPGA逻辑则负责算法的硬件实现，以探索高效并行硬件架构。为此本人后续会持续编写《利用ZYNQ SOC快速打开算法验证通路》系列专题博文，在各个阶段进行些基础性总结。

MATLAB中数据为双精度浮点型，因此打开算法验证通路的第一步即为MATLAB中浮点数与定点二进制补码之间的相互转换。在之前的博文：《FPGA与MATLAB数据交互高效率验证算法——仿真阶段》中提到过两种数值表示方式之间的转换，但为了便于testbench仿真，MATLAB写和读的文件均为txt文本文件。在算法板级验证中，数据应以未经过ASCII码编码的二进制数据方式被处理。这里涉及到MATLAB函数fscanf和fprintf以及函数fread和fwrite的区别，前两个分别为读和写文本文件，后两个则是读写二进制文件。

以下给出浮点定点转换以及读写二进制文件代码：

先看下写出到文件的数据和从该该文件读回的数据是否一致。

直接对比数据和命令检测结果显示两者完全一致。再来对比下量化之前与读回定点数经过类型转换后的浮点数。

MATLAB显示两者的差值。可见在浮点转定点数时，会有一定的精度损失，但仅在10的负四次方数量级，在很多精度要求不高的场合下可以忽略。

现在利用Uedit软件打开该文件，并以16进制方式显示：

我们用前两个数据做验证，依次是00_38和FF_2A。由于是补码形式，故先写成二进制形式：0000_0000_0011_1000和1111_1111_0010_1010，再转换为原码：0000_0000_0011_1000和1000_0000_1101_0110，十进制结果就是56和-240，与MATLAB中数据吻合。

非常简单的东西困扰了我有一阵，希望对大家有帮助吧。因为算法验证平台仅是载体，最重要的是PL端的算法硬件实现部分。为了简单快速形成算法验证通路，采用网络调试助手和W5500协议栈芯片实现MATLAB与ZYNQ之间的数据传输，从而避免写上位机软件和网络协议先关设计配置带来的工作量。这部分内容在下篇博文中叙述。

编辑：hfy