图3显示的是整体系统模型,其不仅包含有控制器,还有基于标准的Simulink块的设备和模拟测试平台。借助该模型,设计人员可以采用连续或者离散时间传递函数进行设备建模,而在HDL测试平台中则只能适用离散时间函数。值得一提的是,使用System Generator方法,您就可以使用一个相同的高级模型完成从系统建模、模拟、验证直至实施的任何工作。
图3 在无控 (a)、有PID控制和无抗饱合 (b )和有抗饱和 (c) 的情况下,输入命令后得到的整体系统模型(顶部)和设备输出
了解时间参数 现在让我们来看一下在该过程中将会遇到的各种时间测量参数。接下来,我们将有意使用与赛灵思 System Generator文档资料相同的术语。 时间参数有多种类型。采用兆赫兹或者纳秒等绝对单位的参数将以大写字母显示,而其他所有参数将以小写字母显示。此外,时间测量指标还可划分为控制参数和分析参数。所有这些参数均包含在表1中。 控制参数 第一个控制参数是模拟时间单位TSim。该参数无须在设计中明确地输入。该参数代表的是对Simulink模拟中基础时间单位的隐含假设。因此,其仅对模拟有所影响。在Simulink以及System Generator环境中,模拟时间单位通常被假定为 1 秒。例如,System Generator Wavescope块的显示就使用这个惯例。不过正如我们在下面所见到的,TSim也可以是满足您需求的其他任何时间单位。 随后还需要在System Generator令牌中以纳秒为单位设置FPGA时钟周期TCLK参数。该参数代表的是主系统时钟输入到FPGA的周期,而所有其他时钟和时钟启动均由此导出。因此,其设置只会影响硬件实施。例如,对于广受青睐的赛灵思Spartan®-3E入门套件,FPGA时钟周期为20纳秒 (50MHz)。 而Simulink系统周期Psys则代表着Simulink模拟和硬件实施之间的全局连接。设计人员必须设定这个参数,因为它在System Generator令牌中影响Simulink模拟和硬件实施。在模拟过程中,该值决定了相对于模拟时间单位而言,对模型的System Generator块调用、但却不必要地进行更新的频度。至于硬件实施,该参数规定了相对于控制器采样率的超频量。与System Generator的文档不同,我们将Simulink的系统周期定义为无单位量,即FPGA时钟周期与假定的模拟时间单位之比:
这样就可以假定前面提及的任意模拟时间单位。 对于设计中System Generator部分的某个具体信号的采样周期Psam,既可进行明确设置(例如在Gateway-In单元中),也可从Up Sample或者Down Sample等采样率调整块中获得。在进行明确设置时,您需要输入以假定的时间单位为单位的具体数值。其设置对Simulink模拟和硬件实施都有影响。在模拟过程中,该数值决定了在该块真正可以改变状态之前需要对该块进行调用的次数。同样,在硬件实施中,该数值代表着时钟逻辑启用后的时钟周期的数量。由于在System Generator设计中,所有的时钟启用信号都源自主FPGA的时钟输入,因此每个启用周期必须是FPGA时钟周期的整数倍。 |