Схема примера

Требования и необходимые условия

Для cosimulation и FPGA в цикле вам будет нужно следующее программное и аппаратное обеспечение:

MATLAB® и программное обеспечение проекта FPGA могут или быть локально установлены на вашем компьютере или на сетевом доступном устройстве. Если вы будете использовать программное обеспечение от сети, то вам будет нужен второй сетевой адаптер, установленный в вашем компьютере, чтобы предоставить частную сеть макетной плате FPGA. Консультируйтесь с оборудованием и сетевыми руководствами для вашего компьютера, чтобы изучить, как установить сетевой адаптер.

Примечание: пример включает генерацию кода. Если у вас нет доступа к программному обеспечению HDL Coder, можно пропустить шаг генерации кода в этом примере и использовать файлы HDL, предусмотрел вас вместе с мастером FIL, чтобы симулировать их с FPGA в цикле.

Создайте образец модели для конечного автомата

Образец модели является имитационной моделью поведения, ожидаемого реализации. Это обычно используется в верификации HDL-кода путем инстанцирования его вместе с реализацией RTL, предоставления тех же входных параметров обоим и сравнения их выходных параметров. Преимущества образцов модели в верификации состоят в том, что они могут быть разработаны независимо от реализации (часто различным человеком) обеспечение независимой валидации ожидаемого поведения, их легче создать, чем фактическая реализация (не требующий синтеза или синхронизации существующего устройства), и они обычно запускаются быстро в симуляции.

Первый шаг в проверке устаревшего HDL-кода в этом примере должен создать образец модели для той части проекта. Это было уже сделано для FSM. Откройте behavioral_mimo.slx модель. Дважды кликните в подсистему Декодера MIMO, и вы будете видеть, что подсистема FSM содержит блок MATLAB function, который реализует поведение FSM. Этот образец модели будет использоваться, чтобы проверить устаревший HDL-код для FSM.

1. Используйте Cosimulation Wizard, чтобы импортировать устаревший HDL-код

Вызовите cosimulation мастер путем ввода следующего в командной строке MATLAB:

cosimWizard

Выберите HDL cosimulation с Simulink и вашим предпочтительным симулятором HDL из выпадающего списка. Если симулятор HDL не находится на вашем системном пути, обеспечьте путь и нажмите Далее.

Добавьте FSMSubsystem.vhd, FSMSubsystem_pkg.vhd и файлы Embedded_Controller.vhd (расположенный в "verify_legacy_hdlsrc" папке) использование кнопки Add cosimWizard и переупорядочьте список, чтобы поместить FSMSubsystem.vhd в нижней части и FSMSubsystem_pkg.vhd наверху списка для правильного упорядоченного расположения компиляции. Затем нажмите Далее.

Нажмите Далее на следующих 2 панелях, чтобы принять значения по умолчанию и прибыть в панель Портов ввода/вывода. В списке Input port выберите следующие значения Типа порта из выпадающих списков для первых 3 портов:

clk        : Port Type = clock
reset      : Port Type = reset
clk_enable : Port Type = reset

Эта идентификация Типов порта заставляет блок cosimulation обеспечивать те сигналы в симуляторе HDL, а не требовать что они управляться в схеме Simulink. В этом примере мы обрабатываем clk_enable порт как другой сброс для cosimulation. Прежде чем вы перейдете к следующему шагу, так же выбирают "неиспользованный" для ce_out, заставляя его быть не использованным от блока cosimulation, поскольку это не нужно в Simulink.

cosimulation мастер автоматически идентифицирует вводы и выводы в HDL-коде и создает блок cosimulation для Simulink на основе портов, которые это находит там. Существуют некоторые детали о выходных портах, которые это не может узнать из HDL-кода. В HDL-коде выходные параметры являются просто наборами битов без индикации относительно того, как требуется интерпретировать те биты в Simulink. Необходимо сказать cosimulation мастер, хотите ли вы, чтобы те биты были рассмотрены как значения без знака или со знаком и, если они должны быть интерпретированы как числа фиксированной точки, куда поместить разделительную точку.

В Выходном порту панель Деталей совершенствовали тип данных для каждого выхода. В случае этого проекта выходные порты должны быть интерпретированы можно следующим образом. Обратите внимание на то, что существует несколько скалярных портов в HDL-коде для векторных портов (out_1, out_6, out_9, out_10, out_11, out_12):

out_1  : Signed,   Fraction Length = 0 (4 scalar ports)
out_2  : Unsigned, Fraction Length = 0
out_3  : Unsigned, Fraction Length = 0
out_4  : Unsigned, Fraction Length = 0
out_5  : Signed,   Fraction Length = 10
out_6  : Signed,   Fraction Length = 10 (3 scalar ports)
out_7  : Signed,   Fraction Length = 2
out_8  : Unsigned, Fraction Length = 0
out_9  : Signed,   Fraction Length = 0 (4 scalar ports)
out_10 : Signed,   Fraction Length = 0 (4 scalar ports)
out_11 : Signed,   Fraction Length = 10 (4 scalar ports)
out_12 : Signed,   Fraction Length = 10 (4 scalar ports)
out_13 : Unsigned, Fraction Length = 0
out_14 : Signed,   Fraction Length = 0

На наборе панелей Деталей Часов/Сброса следующие значения:

clk Period = 10 ns, Active Edge = Rising
reset Initial Value = 1, Duration = 27 ns
clk_enable Initial Value = 0, Duration = 37 ns

Нажмите Далее, чтобы перейти к панели Выравнивания Времени начала и установить "время HDL запускать cosimulation (не уточнено)" к 40.

Перейдите к последнему шагу и снимите флажок для, "Автоматически определяют масштаб времени в начале симуляции". Для этого примера мы знаем, что масштаб времени для cosimulation должен составить 1 секунду в Simulink, соответствует 10 нс в симуляторе HDL. См. документацию HDL Verifier для получения информации об использовании автоматической функции установки масштаба времени для других проектов. Установите вышеупомянутый масштаб времени и нажмите Finish.

Блок cosimulation будет сгенерирован для импорта устаревшего HDL-кода в модель Simulink. Можно перетащить мышью недавно сгенерированный блок cosimulation и 2 блока команды удобства в модель Simulink, в блоке FSMSubsystem и соединить его с выходными портами FSMSubsystem. cosimulation модель, с компараторами и блоками утверждения в подсистеме Декодера MIMO, была предоставлена для этого примера. Компараторы и блоки утверждения были добавлены, чтобы предупредить вас к любым несоответствиям между выходными параметрами образца модели для Встроенного Контроллера и устаревшей реализации HDL.

Используйте следующую команду, чтобы изменить размер сгенерированного блока cosimulation, чтобы облегчить вставлять его в cosimulation модель:

set_param('untitled/fsmsubsystem', 'Position', [0 0 165 852]);

Откройте cosim_mimo.slx модель. Перетащите новый блок и блоки команды удобства, созданные cosimWizard в cosimulation модель, заменив подсистему заполнителя в подсистеме MIMODecoder.

2. Cosimulate, чтобы проверить устаревший HDL-код

В вашей cosimulation модели дважды кликают блок "Launch HDL Simulator", чтобы запустить ваш выбранный симулятор HDL. Кликните по кнопке воспроизведения в Simulink, чтобы запустить cosimulation и заметить, что предупреждающие сообщения отображены в окне MATLAB. Они указывают на несоответствия на выходных сигналах из-за несоответствия между ссылочной моделью FSM и реализацией HDL.

Теперь можно использовать Simulink и функции отладки симулятора HDL, чтобы изолировать проблему и исправить ошибку. В этом случае ошибки возникают, потому что дуга изменения состояния была пропущена в реализации HDL. Заметьте в отображении формы волны симулятора HDL, что состояние FSM застревает очень рано в симуляции.

Зафиксируйте рукописный HDL-код и повторно выполненный Cosimulation

Откорректированный HDL-код был предоставлен для этого примера. Используйте следующую команду, чтобы скопировать новый код в вашу рабочую директорию, перезаписывая плохую версию Embedded_Controller.vhd:

copyfile(fullfile('verify_legacy_hdlsrc', 'fixed_hdl', 'Embedded_Controller.vhd'), 'verify_legacy_hdlsrc', 'f');

Перекомпилируйте Устаревший HDL-код путем двойного клика по блоку "Compile HDL Design". Выйдите из симулятора HDL, если это все еще открыто следующий за предыдущим выполнением cosimulation, и повторно запустите симулятор HDL, затем воспроизведите cosimulation. Вы не должны наблюдать несоответствия на этот раз.

Теперь, когда вы отладили и проверили устаревший HDL-код для Встроенного Контроллера, можно продолжить проверять целый MIMODecoder с FPGA в цикле.

Установите программную среду проекта FPGA

Перед использованием FPGA в цикле убедитесь, что ваша системная среда настраивается правильно для доступа к программному обеспечению проекта FPGA. Можно использовать функцию hdlsetuptoolpath, чтобы добавить программное обеспечение проекта FPGA в системный путь для текущего сеанса работы с MATLAB.

Подготовьте модель к генерации HDL-кода

Чтобы подготовить модель к FPGA в цикле, включающем устаревший HDL-код и генерирующем новый HDL-код для остатка от Декодера MIMO, необходимо сделать 2 вещи завершить реализацию FPGA:

Если вы хотите выполнить все шаги, чтобы подготовить модель к генерации HDL-кода с помощью Черного ящика HDL, сохранить cosimulation модель с другим именем и возобновить остальную часть подготовки модели можно следующим образом:

1. отредактируйте cosimulation модель, чтобы удалить исходный проект FSM

2. используйте Черный ящик HDL Coder, чтобы включить устаревший HDL в модель для генерации кода

3. повторно выполните симуляцию, чтобы обновить схему.

3. Сгенерируйте HDL-код и FPGA в цикле

Этот шаг требует HDL Coder. Если у вас нет этого программного обеспечения, можно использовать предварительно сгенерированные файлы HDL для симуляции FIL. Перейдите непосредственно к шагу 5. Симуляция FIL Используя filWizard.

Если вы хотите следовать, процесс, чтобы сгенерировать файлы HDL сами возвращаются к верхнему уровню модели, щелкают правой кнопкой мыши по подсистеме MIMODecoder, и под "HDL-кодом" запускают HDL Coder Workflow Advisor.

Результатом будет файл программирования FPGA для FPGA в симуляции цикла подсистемы Декодера MIMO и новой модели, содержащей исходную модель (включая устаревший HDL для FSM) декодера вместе с FPGA в блоке Loop. Это будет также иметь компараторы с блоками утверждения, чтобы идентифицировать не сочетающиеся сигналы, похожие на тех, мы видели в cosimulation модели.

4. Проверьте проект с FPGA в симуляции цикла

Поскольку сгенерированная модель верификации включает cosimulation для FSMSubsystem, необходимо будет использовать симулятор HDL, чтобы запустить целую модель FIL. Убедитесь, что симулятор HDL от вашего предыдущего cosimulation закрывается, и повторно запустите симулятор HDL.

В FPGA в модели Loop, сгенерированной на Шаге 3, откройте блок FIL.

Выберите "Load", чтобы загрузить файл программирования FPGA на устройство на вашей плате.

Нажмите Play в модели Simulink, чтобы запустить FPGA в симуляции цикла.

Наблюдайте результаты в осциллографах сравнения и Вычисление ErrorRate в модели. Ваши результаты симуляции FIL должны точно совпадать с образцом модели.

5. Симуляция FIL Используя мастер FIL

Этот шаг является альтернативой Шагу 4 для тех, у кого нет программного обеспечения HDL Coder. Если вы завершили Шаг 4, вы не должны продолжать этот шаг.

Предсгенерированные файлы HDL расположены в "verify_legacy_gen_hdlsrc" папке. Можно создать файл программирования FPGA для FPGA в цикле с помощью мастера FIL. мастер FIL также создаст блок FIL, который можно отбросить, потому что модель FIL предусмотрела этот пример, уже содержит блок FIL.

Откройте мастер FIL путем ввода следующей команды:

filWizard

Наблюдайте результаты в осциллографах сравнения и Вычисление ErrorRate в модели. Ваши результаты симуляции FIL должны точно совпадать с образцом модели.

Это завершает пример Использования HDL Cosimulation и FPGA в цикле, чтобы Проверить Проекты HDL.