DSPBuilder用户指南中文.docx
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DSPBuilder用户指南中文.docx
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DSPBuilder用户指南中文
DSPBuilder6.0用户指南
1.
ALTERA
关于DSPBuilder
特性
⏹DSPBuilder支持以下特性:
把MathWorksMATLAB(信号处理工具箱和滤波设计工具箱)和Simulink软件与Altera公司的QuartusII软件连接。
⏹支持以下ALTERA器件系列:
●Stratix®,StratixGX,StratixII和StratixIIGX器件
●Cyclone和CycloneII器件
●APEX™II,APEX20KC和APEX20KE器件
●Mercury™器件
●ACEX®1K器件
●FLEX10K®和FLEX®6000器件
⏹使用AlteraDSP开发板快速建立样机。
⏹支持SignalTap®II逻辑分析仪,探测来自DSP上Altera器件嵌入式信号分析仪和把数据转入到MATLAB工作空间,以利用可视化分析。
⏹在AltLib库中支持的HDL转入模块:
●VHDL或VerilogHDL设计授权转入
●转入在Quartus工程文件中的HDL
⏹回路中的硬件模块(HIL)能够使FPGA硬件在Simulink(AltLablibrary)中加速二次模拟。
⏹在SOPCBuilderLinkLibrary中的AvalonBlockset包括了你能用于建立一些定制逻辑的模块,这些定制逻辑和NiosII以及其它的SOPCBuilder设计一起工作。
●低级Avalon和辅Avalon接口模块
●AvalonReadFIFO和AvalonWriteFIFO捆绑模块
●全部Avalon模块是用户可以配置的
●分离的模块可用来支持Avalon端口
●将Avalon接口拖拉进DSPBuilder设计模块中,你能建立任何的AvalonSOPC元件
●根据Simulink中的仿真,你能验证Avalon接口,用生成的HDL和PTF文件把你的设计输出到SOPEBuilder
⏹包括状态机模块。
⏹支持DSP系统算法和执行的统一表示。
⏹自动生成VHDL或VerilogHDL测试平台或者自动地从MATLAB和Simulink测试向量中自动生成QuartusII向量文件(。
vec)。
⏹自动启动QuartusII编译。
⏹使能用位及周期精确设计仿真。
⏹提供和Simulink软件一起使用的各种定点算法和逻辑运算.
⏹生成HDL信号名的自动传播。
⏹使用MATLAB工作空间或已标记的子系统变量,你能说明模块参数对话框中的大部分值。
一般描述
在Altera可编程逻辑器件(PLDs)的数字信号处理(DSP)系统设计中,需要高级算法与硬件描述语言(HDL)开发工具。
AlteraDSPBuilder集成了这些工具,把MathWorks的MATLAB和Simulink系统级设计工具的算法开发、仿真和验证能力与VHDL和Verilog设计流程(包括AlteraQuartusII软件)组合在一起。
借助于你在友好的算法环境中生成的DSP设计硬件表示,DSPBuilder缩短了DSP设计周期,你能把已存在的MATLAB函数和Simulink模块与AlteraDSPBuilder模块以及AlteraIPMegaCore®函数组合在一起,把系统级设计和执行DSP算法开发连接在一起。
在这种方法中,DSPBuilder允许系统、算法和硬件设计人员共享一个共同的开发平台。
你能使用DSPBuilder中的块在Simulink中建立一个模拟系统的硬件执行。
DSPBuilder包含位和周期精确的Simulink块,这些块又包括许多基本操作,如算法或存储函数以及对关键设计特性优势的运用,如嵌入式PLLs,DSP块或嵌入式存储器。
你能使用在DSPBuilder模型中的MegaCore函数去生成一体化函数。
除此之外,你还能在执行部分FPGA设计的过程中体验到更快的硬件模拟性能和更丰富的仪器使用环境。
DSPBuilder信号编译器可读取Simulink模型文件(.mdl),使用DSPBuilder和MegaCore函数生成VHDL和VerilogHDL文件及Tcl脚本,以便进行合成,硬件执行和仿真。
1.2.1具有可编程逻辑的高速DSP
可编程逻辑提供在专用数字信号处理器上的性能优点。
可编程逻辑能够被看作为元件陈列,其中每一个能够被配置为复杂处理器例行程序.
这些处理器例行程序则能够以串联连接在一起(以同样的方法,数字信号处理器能够执行他们),或他们能够并联连接.
在并行情况下,他们提供标准数字信号处理器同时执行上百条指令操作的性能。
有益于这种改进性能的算法包括具有正向误差校正(FEC),调制/解调和加密.
设计流程
当使用DSPBuilder时,在MATLAB/Simulink软件上生成的设计模型来启动.在你已生成你的模型后,你能为综合和QuartusII编译输出VHDL文件,或生成VHDL或VerilogHDL仿真文件.
设计流程包括下列步骤:
1.使用MATLAB/Simulink软件生成由Simulink与DSPBuilder组合的模型。
2.使用SignalCompiler模块分析你的设计。
3.在Simulink中,使用监视结果的Scope模块仿真模型.
4.运行SignalCompiler设置RTL仿真和综合.
5.执行RTL仿真。
DSPBuilder支持带有Tcl脚本ModelSim软件的自动化流程。
你也能使用在其他仿真工具中的手动仿真生成的VHDL或VerilogHDL.
6.使用由DSPBuilderSignalCompiler模块生成的输出文件来执行RTL综合.对于带有Tcl脚本的QuartusII,Synthesis,PrecisionRTLSynthesis或LeonardoSpectrum软件,DSPBuilder支持自动化综合流程.作为选择的,你能使用其它的综合工具,手工综合VHDL文件.
7.在QuartusII软件中编译你的设计。
8.下载到一个硬件开发板上并测试。
图形1-1展示了使用DSPBuilder设计的系统级设计流程。
作为一个自动化设计流程,SignalCompler模块为在QuartusII,LeonardoSperctrum,PrecisionRTL,或Synplify软件生成VHDL和Tcl脚本,并在QuartusII软件中进行编译。
Tcl脚本使你能在MATLAB和Simulink环境下自动地执行综合和编译过程.你同样能在其他软件工具中不使用Tcl脚本综合和仿真输出文件。
另外,SignalCompiler模块可为VHDL或VerilogHDL仿真产生模型和一个实验平台。
参考第3—20页的“综合,编译及仿真设计流程”,可以获得更多关于使用SignalCompiler控制DSPBuilder设计流程的信息。
符号说明
符号
代表意思
1。
2。
,3;
a.,b。
,c.
表示索引目录中重要的部分;例如:
程序的步骤列表
■ ●
表示索引目录中不重要的部分
√
表示程序只由一步组成
★
表示此条信息需要特别注意
第二章获取启动(5.01用户指南)
在Altera可编程器件(PLD)上,数字信号处理系统设计既需要高级算法,也需要硬件描述语言(HDL)开发工具。
利用包括AlteraQuartusⅡ软件的VHDL和Verilog设计流程,组合算法开发模型和MathWorks的MATLAB和Simulink系统设计工具的验证能力,AlteraDSPBuilder集成了这些工具。
借助于你在算法友好开发环境中生成的DSP设计硬件表示,DSPBuilder缩短了设计周期,你能用AlteraDSPBuilde模块和Altera兆核(MegaCore)函数联合已存在的MATLAB函数和Simulink模块,用DSP算法开发链接系统级设计和执行。
DSPBuilder允许系统算法和硬件设计师共享一个共同的开发平台.
你能使用在DSPBuilder的一些模块来生成在Simulink采样时间中的建模的系统硬件执行。
DSPBuilder包含位和周期精确的Simulink模块—-它复盖基本的操作,例如:
算术的或存储功能,采取了关键器件性能的优点,例如:
建立PLL,DSP模块或嵌入存储器。
利用你的DSPBuilder模型的兆核函数,你能集成复杂的功能。
根据执行你在FPGA上的设计,你也能体验较快速的性能和硬件二次模拟的丰富手段.
DSPBuilderSignalCompiler模块阅读Simulink模型文件(。
mdl),.mdl文件是利用DSPBuilder和MegaCore函数建立的,以及SingalCompiler模块为综合,硬件执行和模拟生成了VHDL和VerilogHDL文件和Tcl(工具命令语言)脚本。
一、DSPBuilde软件要求
下面是用DSPBuilder模块生成HDL文件的软件要求:
■MATLAB6。
5版或更高版本
■Simulink5。
0版或更高版本
■QuartusⅡ5。
0sp1版或更高版本
DSPBuilder提供了运用工具命令语言(Tcl)的自动设计流程、手动设计流程和QuartusⅡ的本机合成,自动流程也支持:
■Synplifysoftware8.0版或更高版本
■LeonardoSpectrumsoftware2004版或更高版本
■PrecisionRTLsynthesissoftware2004c或更高版本
■ModelSimsimulator6。
0版或更高(包括ModelSim—Altera,PE和SE)
需要了解用户指南中提到的各种软件的信息,请参看各软件中的信息文档.
设计流程
当使用DSPBuilder建立一个设计时,你用在MATLAB∕Simulink软件中生成的一个模型来开始(启动),在你已经生成了你的模型后,你能输出用于合成和QuartusⅡ编译的VHDL文件或生成VHDL、VerilogHDL仿真的文件.设计流程涉及下列步骤:
1.利用MATLAB∕Simulink软件生成一个联合了Simulink和DSPBuilder模块的模型。
2.执行RTL(寄存器级)模拟,DSPBuilder支持Modelsim软件带有Tcl脚本的自动流程,对于其它模拟工具上的手动仿真,你也能使用产生的VHDL或VerilogHDL。
3.使用由DSPBuilderSingalCompiler模块生成的输出文件,执行RTL综合。
DSPBuilder支持QuartusⅡ,Synplify,PrecisionRTLSynthesis或带有Tcl脚本的LeonardoSpectrumsoftware自动化综合流程,相对的,你也能使用其它的综合工具和综合。
★ 你能以任意的秩序执行步骤2和3。
4.在QuartusⅡ软件上编译你的设计,图2-1说明了使用DSPBuilder系统级设计的设计流程.
图2-1
图2-1备注:
对自动设计编程,SingalCompiler模块为在QuartusⅡ上综合生成了VHDL和Tcl脚本,并且能在QuartusⅡ软件上编译。
Tcl脚本让你从MATLAB和Simulink环境内自动地执行综合和编译。
不懂Tcl脚本时,你也能在其它软件工具上综合模拟这些输出文件。
除此之外,SingalCompiler模块生成VHDL或VerilogHDL模拟的模型和测试平台.
安装DSPBuilder
下面的指示描述了怎样获取DSPBuilder和安装在你的PC机上.
获取DSPBuilder:
如果你有Internet访问,你能从主页中下载DSPBuilder,为了通过网络下载DSPBuilder,执行以下步骤:
1.在你的浏览器键入http:
//
2.点击下载DSPBuilder的链接。
3.填写注册形式,点击SubmitRequest.
4.阅读特许文件协议,打开检验框,点击Proceedtofindstep.
5.跟随DSPBuilder下载的指令,下载可执行的安装页,把它保存到你的硬盘.
★ 如果你不能访问网络,你可以从当地的Altera代理处购买软件。
二、安装DSPBuilder:
为了在运行微软NT4.0,Windows2000,WindowsXP上安装DSPBuilder,执行下面的步骤:
★在安装DSPBuilder之前,Altera推荐你先安装MATLAB和Simulink和QuartusⅡ软件。
1.如果下面的软件正在你的PC机上运行,请关闭它们.
●QuartusⅡ
●LeonardoSpectrum
●Syplifysoftware
●MATLAB和Simulink
●ModelSim
●PrecisionRTLSynthesis
2.选择RUN(Windows开始菜单)
3.键入<path>\DSPBuilder—5.0.0.exe,〈path>是你下载的安装文件的存储路径。
4.点击OK,DSPBuilderv5.0-InstallShieldWizard对话框出现,跟随着在线指示完成安装.
★你不能同时在Simulink上使用多个DSPBuilder的版本。
★安装向导移去任何先前安装的版本,为了保留和转换旧版本,请参看12-2页上的“在我的计算机上,我能有多个版本的DSPBuilder吗"。
在安装以后,在MATLAB上执行以下的步骤:
1.启动MATLAB/Simulink软件。
2.利用在MATLAB提示符下的cd命令,把目录改变到DSPBuilder已安装的目录上。
3.改变到<DSPBuilder已安装的路径>\AltLibsubdirectory。
DSPBuilder默认的安装路径是C:
\altera\DSPBuilder。
4.在MATLAB提示符下键入:
Steup_dspbuilder 回车
运行这个脚本。
●※ 对于说明路径的信息,参见P12-13页的“SpecifyingPrecisionRTL,LeonardoSpectrum,Synplify&QuartusⅡsingalcompiler”路径信息。
在安装完\DSPBuilder后,在MATLAB软件上,通过执行下面的步骤来观看\DSPBuilder库:
1.启动MATLAB软件。
2.点击MATLAB START按钮,在左下角
。
3.选择Simulink,然后选LibraryBrowser,alteraDSPBuilder文件夹出现在SimulinkLibraryBrowser窗口。
DSPBuilder目录结构:
DSPBuilde把程序拷贝安装到图2-2所示的目录上.
图2-2.DSPBuilder目录结构:
DSPBuilder
Altlib
包括DSPBuilder文件,包括需要在Simulink环境内可MegaCore向导文件。
DesignExamples
包含一大类使用DSPBuilder模块的举例设计文件。
Doc
包含DSPBuilder文件,包括DSPBuilder用户指南,DSPBuilderReferenceManual和每个DSPBuilder模块的在线帮助文件。
MegaCoreLib
包含需要使用MegaCore函数的DSPBuilder系统文件。
MegaCoreSimLib
包含由DSPBuilder一起提供的由MegaCore函数和参数化模块函数库所使用的仿真文件.
设置特许文件:
在使用DSPBuilde之前,你必须需要来自
★ 在你为DSPBuilde设置特许文件时,你必须已经安装了QuartusⅡ软件,且已安装在你的PC机上,同时已存在特许文件设置。
为了安装你的license,你既能增补特许到你的license。
dat文件,你也可以在QuartusⅡ软件上说明分离的DSPBuilde特许文件。
把license附加到你的license.dat文件上:
为了安装你的特许文件,执行以下步骤:
1.关闭下列软件
● QuartusⅡ
● LeonardoSpectrum
● Syplifysoftware
● MATLAB和Simulink
● ModelSim
● PrecisionRTLSynthesis
2.在文本编辑器打开DSPBuilde特许文件。
该文件应该包含一个FEATURE行,跨越两行.
3.在文本编辑器上打开你的QuartusⅡlicense。
dat文件。
4.从DSPBuilde特许文件中拷贝FEATURE。
并把它附加到QuartusⅡ特许文件中.
★ 不能从QuartusⅡ特许文件中删除任何FEATURE行。
5.保存QuartusⅡ特许文件.
★ 当使用编辑器例如Work或Notepad时,确保在保存后没有其它多余的后缀(例如:
license。
dat.txt或license.dat.doc)
2.DSP Builder指南
2.1 引言:
这个指南使用了幅度调制设计举例singen。
mdl,来证明DSPBuilder设计流程.
幅度调制设计举例是一个调制器,它有正弦波发生器,求积乘法器和一个延时器。
在该模型中的每一个模块是可参数化的。
当你双击该模型里模块时,对话框显示出来,在对话框中,你能键入该模块的参数。
点击这些对话框中的help按钮,观察指定模块中的在线帮助。
在这个指南中的说明假定:
■你正使用PC机运行Windows2000或WindowsXP.
■你熟悉MATLAB,Simulink,LeonardoSpectrum,QuartusⅡ和ModelSim软件,并且已在你的PC机的默位置安装了该软件。
■在这个指南中的说明假定你有Simulink软件基本知识。
对于使用Simulink软件的信息,参见SimulinkHelp。
这个指南包括下列部分:
■在P2-1页的“使用Altera提供的模型”。
■在P2-2页的“生成幅度调制模型"。
■在P2-20页的“执行RTL仿真”。
■在P2-23页的“综合&编译该设计"。
使用在DSPBuilderDesignExamples目录中或你能自己生成幅度调制模型,你能执行这个指南。
2。
2使用Altera提供的模型
如果你要使用Altera提供的文件来代替你自己生成的模型,该文件singen.mdl是放置在<DSPBuilderimstallpath>\DesignExamples\Tutorial\GettingstartedsinMdl目录中。
为了从Demo插页中访问所完成的指南文件,在MATLAB命令提示符下键入demo.
如果你没有在默认的位置安装DSPBuilder,你必须在综合和编译该设计之前,定义你的工件目录。
为了定义你的工作目录,执行下面的步骤:
1.打开singen.mdl模型.
2.双击SignalCompiler模块。
在出现的对话框中,点击Analyze。
3.点击singen.mdl相邻的按钮。
4.浏览那个已安装的singen。
mdl模型文件的目录,<DSPBuilderimstallpath>\DesignExamples\Tutorial\GettingstartedsinMdl.
5.选择ModelFile,singen。
mdl并点击Open。
跳到2-20页的“performingRTLSimulation”开始使用该模型。
2。
3生成幅度调制模型
为了生成你自己的幅度调制模型,跟着下面部分的说明.
图2-1表示了所完成的设计。
图2-1幅度调制设计举例.
在Simulink模型中一定不要含有汉字,并且其保存路径也不要有汉字。
图2-2表示来自所完成设计的示波器显示
2。
3。
1生成新的模型
为了生成新的模型,执行以下步骤:
1.启动MATLAB软件。
2.选择New>model命令(File菜单)生成新的模型文件。
3.新的模型窗口选择save(File菜单).
4.浏览你要保存文件的目录。
这个目录变成了你的工作目录。
这个指南使用了 5.把文件名键入到Filename框中.这个指南使用了singen。 mdl名。 6.点击save。 7.点击左下角的MATLABstart按钮 (这个代替了MATLAB软件早期版本的LaunchPad)。 你也能用 工具条图标来打开Simulink。 8.选择Simulink,然后选择LibraryBrowser. 下面部分描述了怎样添加模块到你的模型,并在Simulink上仿真该模型。 2.3。 2添加sinwave模块。 执行下面的步骤添加正弦波模块: 1.在Simulink LibraryBrowser中,点击Simulink和Sources库观看sources库的模块。 2.把SineWave模块拖到你的模型中(singen窗口). 3.双击你的模型中的SineWave模块,显示BlickParameters对话框。 4.设置SineWave模块参数如下: ●SineType: samplebased. ●Time: usesimulationtime。 ●Amplitude: 2^15-1 ●Bias: 0 ●Samplesperperiod: 80 ●Numberofoffsetexamples: 0 ●Sampletime: 25e—9 ●InterpretvectorparametersasI-D: Turmon ●所完成的对话框如图2-3所示点击OK。 要对于你能怎样计算频率的信息参见P3-5面的“FrequencyDesignRule”中的因素. 图2-3 2..3.3添加SinIN模块 执行下列步骤添加SinIN模块 1.Simulink LibraryBrowser中展开AlteraDSPBuilder文件夹,显示DSPBuilder库(图2-4)。 对于该指南的剩余部分,象你将从这个文件夹中将添加多个模块那样,离开展开的alteraDSPBuilder文件夹. 图2-4 2.选择IO&Bus库 3.把Input模块从SimulinkLibraryBrowser拖到你的模型中。 把该模块放置到sinewave模块的右边。 当模块被选定后,你能使
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