虽然Modelsim的功能非常强大,仿真的波形可以以多种形式进行显示,但是当涉及到数字信号处理的算法的仿真验证的时候,则显得有点不足。而进行数字信号处理是Matlab的强项,不但有大量的关于数字信号处理的函数,而且图形显示功能也很强大,所以在做数字信号处理算法的FPGA验证的时候借助Matlab会大大加快算法验证的速度。
关于Matlab和Modelsim联合仿真,我从网上看到两种方法,一种是通过Link for Modelsim建立Matlab和Modelsim的联合仿真接口;另一种就是通过文件读写的方式实现Matlab和Modelsim的联合仿真。我没有仔细研究过第一种方法,我大概看了一下,感觉过程比较复杂,不过功能肯定也很强大,网上有一篇关于Link for Modelsim的**,有兴趣的朋友可以去看一看。关于第二种方法,只是通过几个文件读写函数就可以实现了,而且基本可以满足当前仿真的要求,所以这里主要讨论一下我所使用的这种方法,希望能够抛砖引玉吧,因为我也只能算个初学者而已。
1. Matlab产生数据用作Modelsim仿真
在FPGA进行算法验证的时候,经常需要输入仿真数据,这些数据可以用FPGA产生,但是如果数据产生过程很复杂的话,需要耗费很大的精力,并且产生的数据的准确性也不能保证。例如,如果要验证一个通信接收机的相关算法,那么我们就需要先产生发送数据,也就是说得先做一个发射机,如果这个过程也由FPGA实现的话,也是一个很复杂的过程。这时候我们就可以借助Matlab,利用Matlab内部自带的各种函数,产生需要的信号,再经过定点化,就作为FPGA接收模块的输入信号了。这样做无疑会节约很多时间和精力。
下面用一个简单的例子说明如何用Matlab产生的数据用作Modelsim仿真。
首先利用matlab产生一个周期256点8bit的正弦波数据,然后以16进制形式写入sin.txt文件
N = 256;
n = 1:256;
x = fix(128 + (2^7 - 1) * sin(2*pi*n/N));
fid = fopen('sin.txt','wt');
fprintf(fid,'%x\n',x);
fclose(fid);
然后将产生的sin.txt文件复制到Modelsim的工程下,在Verilog文件中先定义一个8bit X 256数组,然后通过$readmemh命令,将文件中的数据读入,相关的Verilog代码如下:
reg [7:0] data_mem[0:255]; //定义一个8bit X 256的数组
initial
begin
$readmemh("sin.txt",data_mem); //将sin.txt中的数据读入存储器data_mem
end
关于$readmemh的用法可以参见Verilog的参考书,这里就不详细说了。
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