system generator 实验指导

MathWorks 与 Xilinx 合作开发而成，DSP 设计人员可使用 MATLAB 和 Simulink 工具在 FPGA 内进行开发和仿真来完善 DSP 设计。新型8.2版本System Generator使DSP系统和算法开发商—不用写VHDL或Verilog编程—就能够利用来自MathWorks的MATLAB 及 Simulink 来开发他们的设计。本文档意在为初学者提供一个学习指导文书。 ### System Generator 实验指导知识点详解 #### 一、System Generator简介 System Generator 是一款由 MathWorks 与 Xilinx 联合开发的工具，旨在帮助数字信号处理（DSP）设计人员利用 MATLAB 和 Simulink 在现场可编程门阵列（FPGA）上进行设计和仿真。这种集成开发环境允许工程师在无需编写 VHDL 或 Verilog 代码的情况下，就能完成复杂的 DSP 系统和算法的设计。 #### 二、System Generator 特点 - **图形化界面**：使用 Simulink 的拖放式操作简化了设计流程。 - **高级调试工具**：支持硬件在环（HIL）仿真，使得设计验证更为高效。 - **跨平台兼容性**：可在多种操作系统下运行。 - **集成仿真**：与 MATLAB 紧密集成，便于快速原型设计。 #### 三、添加用户自定义开发板 1. **创建Simulink模型**： - 打开 Simulink，新建一个模型。 2. **添加System Generator IP**： - 将 System Generator 组件添加到模型中。 3. **配置System Generator**： - 双击 System Generator 组件进入设置界面。 - 选择“Hardware Co-Simulation”作为编译目标。 - 通过“New Compilation Target…”选项添加新的硬件目标。 4. **硬件连接**： - 使用 JTAG 接口连接开发板。 - 通过“Detect”选项识别硬件。 - 设置开发板的 JTAG 序号和其他参数。 5. **保存配置**： - 选择“Save Zip”并安装。 - 保存后，开发板信息将存储在指定目录中。 6. **创建外围模块**： - 生成并保存外围模块。 - 下次选择 Hardware Co-Simulation 时，System Generator 会自动检测新增硬件。 #### 四、硬件在环测试(HIL)演示 1. **Matlab工作目录设置**： - 配置 Matlab 的工作目录。 2. **构建Simulink模型**： - 创建并保存模型。 - 添加必要的组件，如 System Generator、数据输入/输出模块、资源评估器等。 3. **模块参数配置**： - 设置各个模块的参数。 4. **生成硬件在环测试模块**： - 选择 Generate 选项生成 JTAG Co-sim 模块。 5. **运行仿真**： - 将 HIL 模块添加到模型中并运行仿真。 - 观察开发板被编程后的仿真结果是否正确。 #### 五、在ISE工程中调用SysGen工程 1. **生成ISE工程**： - 使用 System Generator 生成 ISE 工程。 2. **创建ISE项目**： - 打开 ISE 并创建一个新的空白项目。 3. **导入SGP文件**： - 将生成的 SGP 文件导入到新建的 ISE 项目中。 4. **添加顶层HDL文件**： - 为项目添加顶层的硬件描述语言文件。 5. **添加UCF约束文件**： - 定义引脚约束文件。 6. **编译并下载**： - 编译整个项目并下载到开发板上。 #### 六、在SysGen中使用用户自定义HDL模块 1. **创建Verilog模块**： - 新建一个 Verilog 文件，实现特定功能（如减法器）。 - 注意使用小写字母命名模块和端口。 2. **集成到Simulink模型**： - 在 Simulink 模型中添加 BlackBoxIP 组件，并选择新建的 Verilog 文件。 3. **设置仿真模式**： - 选择合适的仿真模式并运行仿真。 4. **更新ISE工程**： - 使用 System Generator 重新生成包含自定义模块的 ISE 工程。 5. **更新顶层文件**： - 修改顶层文件以适应新的设计需求。 6. **添加UCF约束**： - 更新 UCF 文件，加入新输入管脚的约束信息。 7. **编译与下载**： - 重新编译整个工程，并下载到开发板上。 - 通过操作开发板上的按钮观察输出变化。 通过以上步骤，您可以全面地了解如何使用 System Generator 进行 FPGA 开发，包括添加自定义硬件、执行 HIL 测试以及整合自定义 HDL 模块等核心功能。这不仅有助于提高设计效率，还能确保最终产品的稳定性和可靠性。