FPGA设计中DSP Macro的应用：乘加运算优化与级联时序管理

在众多算法实现中，乘法运算、乘加运算及乘累加运算广泛应用。使用RTL代码实现这些基础运算是个不错的选择。若进一步优化代码，例如增加参数化位宽设置，能显著提升代码的可移植性和复用性。同时，为确保代码能高效映射到FPGA内部的乘加器（如DSP48），需遵循特定的编码规范。此外，即使遵循规范，也可能面临期望使用级联端口而综合后未实现的情况。这时，DSP Macro IP核便能派上用场。

以AB+C和AB-C为例，在下图界面中，0~7的序号用于填写计算指令，指令个数决定了端口SEL的位宽，从而可利用单个DSP48实现动态功能切换。需注意，这并不代表该模块仅消耗DSP48资源；计算指令间的差异可能导致额外消耗Fabric中的LUT和FF。

使用DSP Macro时，设置流水寄存器是关键环节。提供三种方式：By Tier、Expert和Automatic。以By Tier方式为例，用户只需在1~6对应方框中勾选，例如勾选第3级流水，则A/B/C端口对应的寄存器会被选中——这些寄存器部分位于DSP48内部，部分在外部，但均能确保数据对齐。

Expert模式允许用户分别指定每个数据通道的寄存器，如下图所示。可独立勾选A/B/C端口对应的流水寄存器，各数据通道间的延迟差由用户自行控制。

DSP Macro的另一优势是明确展示进位输入/进位输出端口。前者在填写计算指令时显现，后者在Additional Ports栏目下呈现，从而清晰支持级联操作。级联操作带来两大益处：专用级联线延迟更小，利于时序收敛；同时减小寄生电容，有助于降低功耗。

综上，在实际工程中，应依据算法特性，利用DSP Macro启用级联端口，充分发挥级联线带来的时序与能效优势。