MATLAB/Simulink 助力下一代信号处理系统设计
2011-02-16
作者:王 伟
来源:来源:电子技术应用2010年第12期
作为世界领先的科学计算和基于模型设计软件的开发者和提供商,MathWorks公司致力于扩展科学与工程的应用范围并提高效率。其经典产品家族MATLAB和Simulink广泛应用于各个领域,尤其是在通信信号处理方面,MATLAB和Simulink软件为系统架构师、算法设计工程师和嵌入式软硬件工程师提供了一套全面的工具,帮助他们应对系统设计周期不断缩短、复杂性不断增加所带来的挑战。
当前,多域信号处理系统设计要求设计者能够应对算法密集型无线应用和多媒体应用,而且掌握不同领域专业技术的工程师能够跨领域协同合作。针对这些难点,MathWorks为进一步提升信号处理系统设计者的工作效率,在MATLAB和Simulink平台推出三个方面的最新创新。
对于系统级算法设计,为系统级RF建模引入了SimRF,为流数据处理提供了全新的MATLAB算法。
对于FPGA设计,Simulink HDL Coder为更快速的设计迭代引入了工作流自动化,并采用一系列的技术来优化自动生成的HDL代码。
对于嵌入式系统,为在MATLAB、Simulink中自动生成的C代码提供了面向嵌入式Linux操作系统的接口、Eclipse IDE、ARM处理器和SystemC TLM 2.0的虚拟组件。
MathWorks高级策略师Ken Kar-
nofsky说:“无线、传感处理和流媒体是当今嵌入式系统不可或缺的部分,工程师需要能够进行数字、模拟和软件组件协同仿真的工具。MATLAB和Simulink面向信号处理系统的新功能使设计流程中的关键任务一体化和自动化成为可能。这是加速IP开发、系统设计和验证以及工程团队之间的协作的一大进步。”
系统和算法设计
MATLAB/Simulink新增的系统设计工具有RF建模(SimRF)和支持流算法设计的新功能(System对象)。
SimRF为Simulink环境带来了电路包络和谐波平衡仿真技术,并为射频系统架构建模提供了大量的组件库。从而使得通信系统架构师可以在开发的早期阶段执行全面仿真,使用数字基带、模拟基带和射频子系统进行设计、优化和验证无线系统。SimRF包含RF Blockset的全部功能。凭借常规的射频子系统建模、高级电路包络和谐波平衡分析方法,新的 SimRF 产品使系统架构师可以使用 Simulink来设计和验证完整的无线通信系统。
此外,Signal Processing Blockset、Communications Blockset和Video and Image Processing Blockset添加了超过250种新的用于处理流数据MATLAB算法,可有效处理MATLAB中的音频、视频和其他流数据。生成的MATLAB程序还可以直接用于 Simulink模型,进行系统设计、仿真和分析。这些算法以System Objects形式存在,即一种新的便于操作和支持复用的MATLAB对象。
使用System对象后,不仅摆脱了MATLAB中大数据处理内存占用大、文件大小受限等问题,而且从真正意义上实现了实时流数据处理。
FPGA设计流程
新增功能中对原有Simulink HDL Coder进行了一些重要更新,为自动 HDL代码生成添加了关键路径分析和面积-速度优化功能,以及辅助实现FPGA全新的Workflow Advisor。
Simulink HDL Coder能够从Simu-
link模型自动生成可综合的VHDL和Verilog代码。通过在模型中突出显示关键路径和估算硬件资源利用率,Simulink HDL Coder 2.0可以支持快速的设计迭代。此外还支持序列化、资源共享和流水线操作等结构优化。FPGA Workflow Advisor可以辅助引导用户针对Xilinx和Altera的FPGA和集成开发环境进行自动的项目生成和优化。
嵌入式C代码生成
MathWorks C代码生成工具借助GNU编译器工具链支持Eclipse集成开发环境(IDE)、嵌入式Linux和ARM Cortex-A8处理器下自动化目标定位、实时性能分析和C代码验证,利用从MATLAB和Simulink模型自动生成的C代码。工程师可以在Eclipse中实现项目创建的自动化,以及在Linux上部署实时嵌入式系统,从而有效缩短验证时间,提高设计的可靠性和系统鲁棒性。EDA Simulator Link则为生成SystemC TLM-2.0组件提供支持,以供在虚拟平台环境中进行验证。
此次MathWorks在MATLAB和Simulink平台所作的创新必将进一步提升信号处理系统设计者的工作效率,助其应对下一代信号处理系统的设计挑战。