这个例子使用fpga在环(FIL)仿真来加速部分通信系统。该应用程序使用维特比算法对BPSK调制的卷积编码随机流进行解码,通过AWGN信道发送,然后解调。使用逐样采样方法可以比普通Simulink®模拟获得适度的加速,而使用“进程作为帧”选项则可以进一步加速。金宝app
本示例使用通信工具箱™与HDL编码器™和HDL验证™结合,展示了使用fpga在环加速仿真的设计工作流。
运行此示例所需的工具:
FPGA设计软件
支持的FPGA开发板之金宝app一。有关支持金宝app的硬件,请参见金宝app支持的FPGA设备用于FPGA验证.
使用以太网连接:主机上安装的千兆以太网适配器、千兆以太网交叉网线
使用JTAG连接:Intel FPGA板的USB Blaster I或II电缆和驱动器。用于Xilinx FPGA板的Digilent®JTAG电缆和驱动器。
PCI Express®连接:安装在上位机PCI Express槽位的FPGA板。
要求:MATLAB®和FPGA设计软件可以本地安装在您的计算机或网络可访问的设备上。如果使用来自网络的软件,则需要在计算机中安装第二个网络适配器,以便为FPGA开发板提供专用网络。请参阅计算机的硬件和网络指南,了解如何安装网络适配器。
打开模型。由于要处理的数据量很大,在没有FIL的情况下,模拟大约需要9秒。我们将在以下步骤中使用fpga -in- loop来提高仿真速度。
这一步需要HDL编码器。如果没有HDL Coder,可以在当前目录中使用预生成的HDL文件。
如果您打算使用这些复制的文件,请直接转到步骤3。
通过执行以下步骤生成Viterbi块子系统的HDL代码:
一个。右键单击已标记的FIL块viterbi_block1
.单击Delete以删除此块以进行代码生成。
b。在建模选项卡上,单击模型设置.
d。点击HDL代码生成窗格,并确保hdlcoderviterbi_for_fil / viterbi_block被选中。
e。点击生成.
或者,你可以通过在MATLAB提示符下输入以下命令来生成HDL代码:
makehdl (“hdlcoderviterbi_for_fil / viterbi_block”)
在使用FPGA in-the- loop之前,请确保您的系统环境已正确设置,以便访问FPGA设计软件。你可以使用这个函数hdlsetuptoolpath将FPGA设计软件添加到当前MATLAB会话的系统路径中。
要启动FIL向导,在MATLAB提示符下输入以下命令:
filWizard;
在单板列表中选择单板。单击Next继续。
一个。的所有先前生成的HDL源文件维特比块
子系统。
b。选择文件viterbi_block.vhd
作为顶级文件。为了查看这些选项,您可能需要将fpga在环向导窗口扩大。
c。请注意,viterbi_block
已作为默认的顶级模块名输入。单击Next继续。
观察顶层模块的端口是否已正确识别。单击Next继续。
一个。选择一个输出文件夹。
b。单击Build来构建FIL块和编程文件。
在构建过程中,会发生以下操作:
在新模型中生成名为viterbi_block的FIL块。
生成新模型后,FIL Wizard会打开一个命令窗口,FPGA设计软件在此执行合成、映射、位置和路由、时序分析和FPGA编程文件生成。对于这个区块,这些步骤大约需要20分钟。
当FPGA设计软件流程完成时,命令窗口中会显示一条消息,让您知道可以关闭该窗口。
一个。打开hdlcoderviterbi_for_fil.mdl
b。将前面生成的FIL块复制到它中,并将它平行地连接到viterbi_block或代替它。注意,原始块在右边有输入。要使FIL块在右边有它的输入,右键单击块,然后选择格式>翻转块.
一个。双击模型中的FIL块以打开块掩码。
b。点击负载.
c。点击好吧关闭块掩码。
运行模拟20480秒并观察性能。
FrameSize = 1;抽搐;sim卡(“hdlcoderviterbi_for_fil”);fs1 = toc
您可以尝试将帧大小设置为一个较大的数字。对于本例,帧大小被设置为1024字节。
FrameSize = 1024;抽搐;sim卡(“hdlcoderviterbi_for_fil”);fs2 = toc
在我们的测试中,当FrameSize = 1时,模拟时间大约为16秒,这与在Simulink中不使用FIL的模拟时间相同,但当使用Xilinx Spartan-6 SP605板将帧大小增加到1024时,模拟时间减少到大约12秒。金宝app这个特殊的板和系统提供了大约1.7倍的整体加速,但其他板和通信系统可能更快。
加速= fs1 / fs2
通过删除Simulink块版本,金宝app只模拟FIL版本,并在设计的FIL部分添加更多的块,并尽可能地删除Simulink范围和显示,甚至有可能获得更大的加速。
最后给出了fpga在环加速通信系统仿真实例。