# ds-simple-fpga-nn

**Repository Path**: luzhihaoTestingLab/ds-simple-fpga-nn

## Basic Information

- **Project Name**: ds-simple-fpga-nn
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-06-20
- **Last Updated**: 2026-06-21

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# FPGA NN 实现集合

三个 2-4-1 全连接神经网络推理的 Verilog 实现，从简单到复杂逐步演进。

## 项目结构

```
├── simple_nn/                    # 整数权重版
│   ├── simple_nn.v               # 设计（硬编码整数权重）
│   ├── tb_simple_nn.v            # testbench
│   └── verify_nn.py              # Python 参考模型
│
├── simple_nn_fixed/              # 定点 Q8.8 版
│   ├── simple_nn_fixed.v         # 设计（扁平实现）
│   ├── simple_nn_fixed_top.v     # 设计（模块化，使用 dense_layer）
│   ├── tb_simple_nn_fixed_top.v  # testbench
│   └── verify_nn_fixed.py        # Python 参考模型
│
├── simple_nn_pipe/               # 流水线 Q8.8 版
│   ├── simple_nn_pipe.v          # 设计（使用 dense_layer_pipe）
│   └── tb_simple_nn_pipe.v       # testbench
│
└── common/                       # 共享模块
    ├── relu_saturate.v           # ReLU + 8-bit 饱和截断
    ├── dense_layer.v             # 全连接层（组合逻辑 + 1 拍输出）
    └── dense_layer_pipe.v        # 全连接层（输入寄存 + 输出寄存，2 拍延迟）
```

## 三个版本对比

| 版本 | 权重格式 | 延迟 | 吞吐量 | 适用场景 |
|------|---------|------|--------|---------|
| simple_nn | 整数 | 1 拍 | 1 个/周期 | 快速验证，整数推理 |
| simple_nn_fixed | Q8.8 定点 | 2 拍 | 1 个/周期 | 定点小数推理 |
| simple_nn_pipe | Q8.8 定点 | 4 拍 | 1 个/周期 | 高吞吐流水线 |

## 编译与仿真

需要 [Icarus Verilog](http://iverilog.icarus.com/) (iverilog + vvp)。

```sh
# 整数权重版
iverilog -o simple_nn/tb.vvp simple_nn/simple_nn.v simple_nn/tb_simple_nn.v
vvp simple_nn/tb.vvp

# 定点 Q8.8 版
iverilog -o simple_nn_fixed/tb.vvp common/relu_saturate.v common/dense_layer.v simple_nn_fixed/simple_nn_fixed_top.v simple_nn_fixed/tb_simple_nn_fixed_top.v
vvp simple_nn_fixed/tb.vvp

# 流水线版
iverilog -o simple_nn_pipe/tb.vvp common/relu_saturate.v common/dense_layer_pipe.v simple_nn_pipe/simple_nn_pipe.v simple_nn_pipe/tb_simple_nn_pipe.v
vvp simple_nn_pipe/tb.vvp
```

## Python 验证

```sh
python simple_nn/verify_nn.py        # 整数版参考模型
python simple_nn_fixed/verify_nn_fixed.py  # 定点版参考模型
```