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爪庄
5 years ago
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1 快速 FPGA / ASIC 原型设计与验证单博信号处理应用工程师 MathWorks 中国 1

2 实际案例 HDL 代码自动生成, 并在 Xilinx 开发板运行 2

3 日程介绍使用基于模型的设计方法进行 FPGA 设计实际案例音频均衡器定点化模型 HDL 代码自动生成速度和面积优化验证 : HDL 联合仿真和 FPGA 在环仿真总结 3

4 基于模型的设计 (model based design): 从概念到产品预先研究需求算法设计环境模型数字模型模拟模型射频模型时序和控制逻辑算法算法实现算法测试与验证 C/C++ VHDL, Verilog 射频和模拟 MCU DSP FPGA ASIC 晶体管集成 4

5 Integration Communications System Design 数字 + 模拟 Digital + Analog Digital-analog co-design Measured RF data Antenna array design Circuit level modeling Electrical components Lumped elements Mixed signal design Ex: PLLs, ADCs System deployment SW/HW co-verification Custom radio boards Lab and field tests 数字系统 Digital System System level performance BER Simulations Accelerating simulations Design elaboration Synchronization Equalizers Pre-emphasis System targeting and verification C/HDL code generation (built-in targets like SP601 or Beagleboard) C/HDL verification FPGA in the loop (FIL) 数字算法 Digital Algorithm Algorithm exploration Stand-alone algorithms Mathematical models ex: filters, FEC, modulators Algorithm elaboration Fixed-point Implementation tradeoffs for speed, complexity, etc. Implementation w/code generation HDL code generation C code generation 行为级仿真 Behavioral Simulation 设计细化 Elaboration and Implementation Considerations 目标器件和平台 Targeting Implementation 5

Lockheed Martin Develops Configurable, Space-Qualified Digital Channelizer Using MathWorks Tools Challenge To design and implement a reconfigurable, spacequalified digital channelizer Solution Use

shortened by eight months Key algorithms reused, saving 50% of design effort on subsequent projects Artist s rendition of one of the satellites that will carry Lockheed s digital channelizer.

6 Lockheed Martin Develops Configurable, Space-Qualified Digital Channelizer Using MathWorks Tools Challenge To design and implement a reconfigurable, spacequalified digital channelizer Solution Use Simulink to model and simulate the system, and EDA Simulator Link MQ with Mentor Graphics ModelSim to verify the VHDL implementation Results Verification time reduced by 90% Overall development time shortened by eight months Key algorithms reused, saving 50% of design effort on subsequent projects Artist s rendition of one of the satellites that will carry Lockheed s digital channelizer. With Simulink and EDA Simulator Link MQ, simulation and verification are performed in one environment. As a result, we can test the design from end to end, improving quality and ensuring design accuracy and validity." Bradford Watson Lockheed Martin Space Systems Link to user story 6

Sandia Implements High-Performance Radar Receiver Using MathWorks and Xilinx DSP Design Tools Challenge To design a

Solution Use MathWorks and Xilinx DSP design software to create, simulate, test, and synthesize designs into hardware

7 Sandia Implements High-Performance Radar Receiver Using MathWorks and Xilinx DSP Design Tools Challenge To design a digital radar receiver and implement it on the Virtex-II platform FPGA within strict time and budgetary limits Solution Use MathWorks and Xilinx DSP design software to create, simulate, test, and synthesize designs into hardware Results Accelerated design High-speed simulation Accurate representation of the actual system The first prototype of the digital IF receiver module. We are so impressed with the tools and the direction in which The MathWorks and Xilinx are going that we plan to make this our mainstream DSP design flow. Dale Dubbert Sandia National Laboratories Link to user story 7

8 日程介绍使用基于模型的设计方法进行 FPGA 设计实际案例音频均衡器定点化模型 HDL 代码自动生成速度和面积优化验证 : HDL 联合仿真和 FPGA 在环仿真总结 8

9 音频均衡器系统要求多种均衡器增益 +/-6dB 可控 5 种用户预定义的均衡器 Rock Pop Jazz Classical Vocal 音量控制资源限制在 FPGA 合理范围内音效良好 9

10 起点已定义用于参考的浮点算法初始化模型中的数据类型已根据人工估计的范围, 进行了定点化浮点模型定点模型 10

11 对定点化模型进行优化 Simulink 允许定义有限精度的数据类型字长小数部分字长 Demo Fixed-Point Tool 检查信号 min/max, overflow 对数据类型进行优化 11

12 日程介绍使用基于模型的设计方法进行 FPGA 设计实际案例音频均衡器定点化模型 HDL 代码自动生成速度和面积优化验证 : HDL 联合仿真和 FPGA 在环仿真总结 13

13 自动产生 HDL 代码 Simulink HDL Coder 14

14 刚刚所见自动产生 HDL 代码可读, 可移植 HDL 代码 15

15 代码与模型双向可追踪完整保存模型与代码间的层级结构完整保存信号和端口命名代码中注释可链接到模型, 反之亦然代码还可以链接到需求 (DO-254) 16

16 日程介绍使用基于模型的设计方法进行 FPGA 设计实际案例音频均衡器定点化模型 HDL 代码自动生成速度和面积优化验证 : HDL 联合仿真和 FPGA 在环仿真总结 17

17 硬件设计挑战 : 面积与速度优化 X X X X X X MUX X SCHEDULING DEMUX 18

18 面积速度优化使用 streaming option 减少音频均衡器中乘法器的使用数量 19

19 所看见的 - Workflow Advisor 选择 ASIC, FPGA, 或 FPGA 目标板为 HDL 代码生成, 准备模型产生 HDL 代码物理设计及关键路径高亮配置 FPGA 20

20 回顾 : 自动 HDL 代码生成 Simulink HDL Coder 可读可移植的 HDL 代码目标 ASIC 和 FPGA 标准 Simulink 模块库按键式配置 Xilinx 和 Altera FPGA 面积和速度优化模型和代码间双向追溯 22

21 日程介绍使用基于模型的设计方法进行 FPGA 设计实际案例音频均衡器定点化模型 HDL 代码自动生成速度和面积优化验证 : HDL 联合仿真和 FPGA 在环仿真总结 23

22 使用联合仿真验证 HDL 代码 HDL Verifier 复用系统级模型作为 testbench 与 ModelSim 和 Cadence Incisive 进行联合仿真闭环验证 24

23 使用硬件验证算法 HDL Verifier 使用 FPGA 硬件进行联合仿真复用系统级模型作为 testbench 执行大规模仿真增强对于设计可在流片阶段正确工作的信心支持一系列 FPGA 开发平台通过千兆网线快速数据交互 25

24 MATLAB 和 Stateflow 对 HDL Coder 的支持支持 HDL 的模块 MATLAB 用于建模和生成 HDL 实现的 MATLAB 语言相关子集支持 HDL 的有用的 MATLAB 功能模块设计模式 Stateflow 有限状态机建模 (Mealy, Moore) 不同的建模范式 ( 图形化方法, 状态转换表, 真值表 ) 整合 MATLAB 代码 26

25 基于模型的设计 : 从概念到产品预先研究需求算法设计环境模型数字模型模拟模型射频模型时序和控制逻辑算法算法实现算法测试与验证 C/C++ VHDL, Verilog 射频和模拟 MCU DSP FPGA ASIC 晶体管集成 27

Presentation Title

Presentation Title 基于模型的可编程 SoC 设计与调试 MathWorks China Tom Shan Application Engineer 2015 The MathWorks, Inc. 1 主要内容介绍什么是 Zynq? 设计挑战 Zynq 设计基于 MBD 的可编程 SoC 设计代码生成流程验证和软硬件划分 UDP 接口 Processor In the Loop(PIL) 验证新增功能