在FPGA上建立MATLAB和Simulink算法原型

　　重用具有協(xié)同仿真功能的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行HDL驗(yàn)證

　　功能驗(yàn)證：HDL協(xié)同仿真使工程師能夠重用Simulink模型，將激勵(lì)驅(qū)動(dòng)至HDL仿真器，并對(duì)仿真輸出執(zhí)行交互式系統(tǒng)級(jí)分析（圖8）。

　　HDL仿真僅提供數(shù)字波形輸出，而HDL協(xié)同仿真則提供了顯示HDL代碼的完整視圖，并可以訪問(wèn)Simulink的全套系統(tǒng)級(jí)分析工具。當(dāng)工程師觀察到預(yù)期結(jié)果與HDL仿真結(jié)果存在差異時(shí)，可借助協(xié)同仿真進(jìn)一步了解該失配所產(chǎn)生的系統(tǒng)級(jí)影響。

　　例如，在圖9中，頻譜儀視圖可以使工程師做出明智決定，忽略預(yù)期結(jié)果與HDL仿真結(jié)果之間的失配，其原因是該差異位于阻帶區(qū)。相比之下，數(shù)字波形輸出只是將預(yù)期結(jié)果與HDL仿真結(jié)果的失配標(biāo)記為誤差。盡管工程師最終可能得出相同的結(jié)論，但這將需要更多的時(shí)間完成所需的分析。

　　測(cè)試覆蓋率：工程師可以使用HDL驗(yàn)證工具、Simulink設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具和ModelSim/Questa自動(dòng)執(zhí)行代碼覆蓋率分析。在該工作流程中，Simulink設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具可針對(duì)模型覆蓋率生成一套測(cè)試用例。HDL驗(yàn)證工具自動(dòng)使用這一套測(cè)試用例運(yùn)行ModelSim/Questa,收集代碼覆蓋率數(shù)據(jù)，以對(duì)生成的代碼加以全面分析。

　　使用FPGA在環(huán)仿真加速驗(yàn)證

　　使用系統(tǒng)級(jí)仿真和HDL協(xié)同仿真驗(yàn)證DDC算法之后，便可以立即在FPGA目標(biāo)平臺(tái)上部署DDC算法。對(duì)算法執(zhí)行基于FPGA的驗(yàn)證（也稱為FPGA在環(huán)仿真）可以增強(qiáng)對(duì)算法在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中有效運(yùn)行的信心。相比基于主機(jī)的HDL仿真，該驗(yàn)證可以使工程師更快地運(yùn)行測(cè)試方案。

　　對(duì)于DDC算法而言，可以使用Simulink模型驅(qū)動(dòng)FPGA輸入激勵(lì)并分析FPGA的輸出（圖10）。與HDL協(xié)同仿真一樣，在Simulink中始終可以利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

　　圖11對(duì)比了HDL協(xié)同仿真和FPGA在環(huán)仿真這兩種用于DDC設(shè)計(jì)的驗(yàn)證方法。在本案例中，F(xiàn)PGA在環(huán)仿真的速度是HDL協(xié)同仿真的23倍。這樣的速度提升使工程師能夠運(yùn)行更廣泛的測(cè)試用例并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行回歸測(cè)試。這使他們能夠識(shí)別出有待進(jìn)一步分析的潛在問(wèn)題區(qū)域。

　　盡管HDL協(xié)同仿真速度較慢，但它卻提高了HDL代碼的可見(jiàn)性。因此，它很適合針對(duì)FPGA在環(huán)仿真過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行更詳細(xì)的分析。

　　本文小結(jié)

　　如果工程師遵循本文所述的四種最佳方法，開(kāi)發(fā)FPGA原型將比傳統(tǒng)的手動(dòng)工作流程快出許多，并能使工程師信心倍增。此外，工程師還可以在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中繼續(xù)優(yōu)化自己的模型，并快速地重新生成有關(guān)FPGA實(shí)現(xiàn)的代碼。與依賴手工編寫(xiě)HDL的傳統(tǒng)工作流程相比，這種能力可以顯著縮短設(shè)計(jì)迭代的周期。