2、使用System Generator for DSP实现系统级建模
传统的DSP系统开发人员在设计一个DSP系统时,一般先研究算法,再使用matlab或C语言验证算法,最后由硬件工程师在fpga或DSP上实现并验证。典型的DSP系统设计流程如下:
(1) 用数学语言描述算法。
(2) 设计环境中使用双精度数实现算法。
(3) 将双精度运算变为定点运算。
(4) 将设计转换为有效的硬件实现。
使用System Generator for DSP可以简化这一过程。设计人员先在matlab中对系统进行建模和算法验证,经过仿真后便可以直接将系统映射为基于FPGA的底层硬件实现方案。可用simulink提供的图形化环境对系统进行建模。System Generator for DSP包括被称为xukub xilinx blockset的simulink库和模型到硬件实现的转换软件,可以将simulink中定义的系统参数映射为硬件实现中的实体、结构、端口、信号和属性。另外,System Generator可自动生成FPGA综合、仿真和实现工具所需的命令文件,因此用户可以在图形化环境中完成系统模型的硬件开发。图1为使用System Generator for DSP设计系统的流程图。
在Matlab中,我们可以通过simulink的库浏览器使用Xilinx blockset库中的模块,Xilinx blockset库中的模块可以与simulink其它库中的模块自由组合。Xilinx blockset库中最重要的模块是System Generator,利用该模块可完成系统级设计到基于FPGA的底层硬件设计的转换工作。可以在System Generator模块的属性对话框中选择目标FPGA器件、目标系统时钟周期等选项。System Generator将Xilinx blockset中的模块映射为IP库中的模块,接着从系统参数(例如采样周期)推断出控制信号和电路,再将simulink的分层设计转换为VHDL的分层网表,之后,System Generator即可调用Xilinx CORE Generator和VHDL模拟、综合、实现工具来完成硬件设计。 由于一般的FPGA综合工具不支持浮点数,因此System Generator模块使用的数据类型为任意精度的定点数,这样可以实现准确的硬件模拟。由于smulink中的信号类型是双精度浮点数,因此在xil-inx模块和非Xilinx模块之间必须插入gateway inblock和gateway inblock模块。通常simulink中的连续时间信号在Gateway In block模块中进行采样,同时该模块也可将双精度浮点信号转换为定点信号,而Gateway Out block模块则可将定点信号转换为双精度浮点信号。大部分xilinx模块能够根据输入信号类型推断输出信号的类型。如果模块的精度参数定义为全精度,则模块将自动选择输出信号类型以保证不损失输入信号精度,并自动进行符号位扩展和补零操作。用户也可以自定义输出信号类型来进行精度控制。 |