Lyrtech平台用户手册.docx
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Lyrtech平台用户手册.docx
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Lyrtech平台用户手册
第1章Lyrtech平台简介
Lyrtech系统是基于DSP和FPGA的高性能的算法仿真验证平台,平台具有通用性、灵活性可扩展性等特点,软件开发流程则与MATLAB\Simulink高效仿真工具集成,利用自动代码生成工具进行软硬件实现。
此文档的目的是简要说明各个模块的作用及其参数配置,搭建模型过程中常见的错误等。
并以MUSIC算法的仿真实验为例,介绍平台的使用方法。
1.1Lyrtech平台的软件配置
1.1.1Lyrtech平台的软件配置及安装方法
平台所需软件如下表所示。
表1.1Lyrtech平台软件配置
操作系统
支持底层开发包软件
支持模型开发包软件
软件
WindowsXPSP2
CodeComposerStudio3.3
ISEFoundation9.2
MATLABR2007a\simulink
RealTimeWorkshop6.6
SignalProcessingblocksetandtoolbox
SystemGeneratorforDSP9.2
Lyrtech平台需安装多个软件,并且软件的安装须有一定的顺序,下面介绍平台各个软件的安装方法。
Step1:
安装MATLAB软件,注意安装路径不能有空格和中文;(例如路径D:
\ProgramFiles\MATLAB是不允许的,因为Program与Files之间存在空格)
Step2:
安装ISE92,首先点击Setup安装软件,然后再安装补丁;
Step3:
安装SystemGenerator;
Step4:
安装CCS.3.0,安装完成后需设置环境变量。
在安装包中找到CCS中的DOS-run,右键单击DOS-run选择“编辑”,则出现一个窗口(记为窗口1),里面显示了所要设置的环境变量。
在桌面右键单击“我的电脑”选择“属性”,再选择“高级选项”和“环境变量”,此时同样出现一个窗口(记为窗口2)。
如下图所示:
点击“新建(w)”,出现新的窗口,如下图:
窗口1中,“=”号前面的即为变量名,“=”后面的即为变量值,将窗口1中的一个变量名和变量值复制到上图中,然后点击“确定”,这样一个环境变量就设置好了,之后的各个变量设置都是相同的,唯一不同的是在设置变量名为Path的变量时,因为窗口2中已有Path变量,因此将窗口1中的Path变量值复制在原有的Path变量值之后,中间插入一个“;”隔开。
Step5:
安装Lyrtech软件。
1.1.2Xilinx模块简介
Lyrtech平台的模块可以分为3类,分别为Xilinx模块、Lyrtech模块以及Simulink模块。
虽然模块众多,但是常用的模块只有二十到三十个之间。
下面两个章节主要介绍常用模块的功能,以及如何设置模块参数。
本节主要介绍Xilinx模块。
首先介绍多数模块共有参数的意义,以及如何选择参数。
其次再详细介绍各个常用模块的功能和参数。
(1)模型参数的一般选项
由于模块的许多参数都相同或类似,因此首先介绍一些模型共有的参数选项。
a)Precision:
在Xilinx模块里运算可以是任意精度的定点数。
许多模块都允许用户选择精度.缺省情况下模块采用全精度,也就是足够的精度以保证结果无误差.大多数模块也允许用户指定位宽和小数点位置。
一般有Full和Userdefined两种选择。
b)Outputtype:
定义输出数据类型,可以是Signed(2’scomp)和Unsigned两种。
c)Numberofbits:
定点数是通过制定其位宽,小数点位置,数据类型来制定的,最大可支持4096位宽。
d)Binarypoint:
指定小数点右边的位宽。
e)OverflowandQuantization:
当用户自定义精度的时候,可能会出现量化和溢出错误。
溢出是数据超过了可表示的范围,量化是小数部分不到足够的精度。
一般此项取默认选项。
f)ProvideEnablePort:
可以为模块增加一个en针脚,当该信号有效的时候模块保持现在的状态,驱动他的信号必须为Bool型。
g)SamplePeriod:
一般设置为1。
(2)SystemGenerator模块
SystemGenerator模块如图所示,它对整个系统和仿真参数进行控制,并用于激活代码生成,一个带有System模块的Simulink模型必须带有这1个SystemGenerator模块。
模块参数配置如下表
Compilation
选择板卡类型
Part
选择FGGA型号,本设备FPGA为LX160
Targetdirectory
填入生成Bitstream文件的存放路径
Hardwaredescriptionlanguage
选择HDL语言,可选VHDL或者Verilog
FPGAclockperiod
一般取10,如果系统复杂可适当提高
其他
默认值
(3)AddSub模块
模块如图所示,该模块用于加法或减法运算。
(4)Reinterpret模块
Reinterpret模块强制输出一个新类型,其保持输入数据各个位上的值不变,而只移动小数点的位置。
因此其作用是把数据扩大
倍(
为小数点移动的位数,左移为负,右移为正)。
(5)Convert模块
该模块的作用是该模块将输入的采样值转化为期望的数据类型。
(6)Constant模块
该模块用于产生一个常数,可以设定为定点数,布尔数。
(7)Counter模块
此模块提供自由计数或是有限制的向上、向下或向上/向下型的计数。
计数器的输出是一个有符号或者无符号的定点数。
(8)Inverter模块
此模块计算一个定点数的位逻辑补,即逻辑取反。
(9)Delay模块
该模块提供固定周期的延迟,此模块主要用于电路其他部分的匹配流水线延迟。
其与寄存器的区别是,寄存器模块允许只有一个周期的延迟,并包含初始值参数,而此模块支持确定的延迟但没有初始值。
运行延迟时,需启用AddressableshiftRegister模块,且延迟必须为整数倍的周期。
(10)Slice模块
此模块用于分割所输入的数据,并创建新的数值。
作为输出模块用,此模块在输入数据的宽度或二进制点位置变化时才有效。
(11)Mux模块
多路复用模块,它有一个选择输入和一个用户配置的数据总线输入,变化范围是2-1024。
(12)Mult模块
该模块实现乘积功能,计算输入端口两数据的乘积在输出端口输出。
(13)CMult模块
实现增益运算,输出
输入
常数值。
此常数值可以是一个值为常数的MATLAB表达式。
(14)Logical模块
此模块用于执行2-4个定点数的逻辑运算。
(15)Mcode模块
此模块是执行Simulink中用户自定义的MATLAB函数的一个容器。
此模块有三个主要的编码原则:
第一,所有的输入/输出必须是Xilinx定点类型;第二,此模块至少有一个输出;第三,此模块中的代码必须存在于MATLAB路径,或在同一目录下
(16)SineCosine模块
用于计算正弦或余弦,输入值由下式定义:
其中,
为输入数据的位宽。
(17)FIRCompilerv3.0模块
基于FIR滤波器来实现高速
(18)FDATool模块
此模块提供了FDATool软件的借口,并作为MATLAB信号处理工具的一部分。
在定义滤波器时需要把此模块放入要定义的子系统中。
(19)DDSv5.0
此模块是一个直接数字频率合成器,通常也成为数控振荡器(NCO)。
它用查表来产生正弦波。
其相位控制字和频率控制字有下式定义:
其中,
为想要得的正弦波的相位(单位
),
为频率(单位
),
为输入控制字的位宽。
DDS模块参数配置页面如下所示,这里Basic一栏里的参数很容易理解,故只介绍后两部分的参数配置,参数设置如下表所示
Spuriousfreedynamicrange(dB)
80
Frequencyresolution(Hz)
0.04
Memorytype
BlockRAM
其他
默认值
(20)Gatewayout、Gatewayin模块
这两个模块分别将定点型数据转化成浮点型、浮点型转化为定点型。
1.1.3Lyrtech模块简介
Lyrtech模块参数设置的思路是一致的,因此这里只介绍常用模块的功能。
首先介绍DSP中的Lyrtech模块。
(1)DSPboardconfiguration模块
该模块是必须具备的。
当用户拖拽这个模块到Simulink模型里时,系统会提示用户是否想要配置模型为Lyrtech默认选项值,选择yes,这会节省大量的配置参数的时间。
此处系统自动将模型尤其是RTW的参数配置好。
(2)Profiler模块
此模块用在Simulink模型中,来计算基带处理板上DSP的负载。
当仿真中如果最高采样时间设为1时,则采样时间为1的每个模块产生代码来执行一个DSP处理循环。
(3)CMDfilegenerator模块
此模块允许根据DSP模型的需要创建自己的命令文件(.cmd)。
该模块与基带处理板上的DSPboardconfiguration连在一起。
(4)Fastbus模块
通过DSP中的32位EMIF总线来发送和接收从FPGA来的数据。
此模块不支持模拟,只有在RTW中才提供有效数据。
(5)Customregister模块
此模块给出从DSP到FPGA自定义寄存器发送或接收方向上的通道。
通过DSP的EMIF总线进行异步数据传输。
因此,此模块只用于从FPGA中发送和接收参数,不适合大量传输。
(6)VHS-DACVirtex-4control、VHS-ADCVirtex-4control模块
此模块的作用是进行远程控制或配置一个或多个VHS-DAC(VHS-ADC)。
它能同时面向和控制1-8个VHS-DAC(VHS-ADC)。
(7)Setbitstream模块
此模块仅用在DSP模型当中。
当连接和锁定一个板时,此模块用来定义比特流下载。
它没有I/O端口。
下面介绍FPGA上的Lyrtech模块
(1)FPGAboardconfiguration模块
该模块指示SystemGenerator按照Lyrtech的编译流程进行编译。
(2)Customregister模块
此模块可以访问16位内存映射寄存器。
每个寄存器可读可写,并由DSP控制,此模块只用在FPGA中
(3)Fastbus模块
FPGA中的Fastbus模块通过DSP的32位EMIF总线从DSP中发送和接收数据,此模块仅用于FPGA中。
(4)FPGASDRAMRecord模块
用此模块为FPGA中的SDRAM写入大量连续数据。
此模块仅用来记录数据,若想从主机设备上传接收数据,需要有外部设备
(5)Rapidchannel模块
此模块用于两个FPGA之间的数据传送,且仅用于FPGA中。
传送数据遵循两个原则,第一是接收采用发送的设计时钟,则认为是同步传送;第二是接收采用不同的时钟,则认为是异步传送。
(6)Logviewer模块
用在FPGA中,用来检测编译过程中产生的文件。
(7)DAC模块
此模块与DSP用在一起,把数字数据输出到VHS-DAC上进行数模转换。
可设置此模块来提供、触
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