Xilinx System Generator for DSP紀(jì)事—RTL設(shè)計(jì)的生成

注：本文轉(zhuǎn)自賽靈思中文社區(qū)論壇，源文鏈接在此。本文原作者為XILINX工程師。

以下為個(gè)人譯文，僅供參考，如有疏漏之處，還請(qǐng)不吝賜教。

本篇博文是面向希望學(xué)習(xí) Xilinx System Generator for DSP 入門知識(shí)的新手的系列博文第一講。

其中提供了有關(guān)執(zhí)行下列操作的分步操作方法指南：

• 使用 Xilinx System Generator 塊集合對(duì)用戶算法進(jìn)行建模
• 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真并以可視化方式直觀展示輸入/輸出以驗(yàn)證設(shè)計(jì)
• 為設(shè)計(jì)生成測(cè)試激勵(lì)文件、測(cè)試矢量和 RTL (VHDL/Verilog) 代碼

Xilinx System Generator for DSP 可為基于模型的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成平臺(tái)提供模塊框圖環(huán)境，以支持將 DSP 系統(tǒng)的 RTL、Simulink?、MATLAB? 和 C/C++ 組件整合到面向賽靈思 FPGA 器件的單一仿真和實(shí)現(xiàn)環(huán)境中。

它包含一個(gè)已預(yù)定義并預(yù)優(yōu)化的開(kāi)箱即用的塊集合，可用于對(duì)算法進(jìn)行建模、仿真和分析，并生成測(cè)試激勵(lì)文件、測(cè)試矢量以及 HDL 代碼，從而加速 FPGA 開(kāi)發(fā)。

System Generator 支持針對(duì)以下編譯目標(biāo)生成自動(dòng)代碼 (Automatic Code)：

• HDL 網(wǎng)表
• IP 目錄
• 已綜合的檢查點(diǎn)
• 硬件協(xié)同仿真

配置 MATLAB

首先，我們需要安裝 MATLAB 并對(duì) MATLAB 進(jìn)行相應(yīng)配置，確保它可配合 Vivado Design Suite 一起使用。

具體操作如下：

在 Windows 上：

以管理員身份打開(kāi)“開(kāi)始 >（所有）程序 > Xilinx Design Tools > Vivado 2019.x > System Generator > System Generator 2019.x MATLAB Configurator”。

出現(xiàn) MATLAB 配置窗口后，勾選相應(yīng)版本的 MATLAB 對(duì)應(yīng)的復(fù)選框。

單擊“Apply”，然后單擊“OK”。

在 Linux 上：

請(qǐng)確保可在 Linux 系統(tǒng)的 $PATH 環(huán)境變量中找到 MATLAB 可執(zhí)行文件。

Linux 下的 System Generator 是使用名為“sysgen”的 shell 腳本處理的，此腳本位于 /bin 目錄中。

本實(shí)踐教程操作步驟如下：

本篇博文是面向希望學(xué)習(xí) Xilinx System Generator for DSP 入門知識(shí)的新手的系列博文第一講。

其中提供了有關(guān)執(zhí)行下列操作的分步操作方法指南：

1. 使用 Xilinx System Generator 塊集合對(duì)用戶算法進(jìn)行建模
2. 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真并以可視化方式直觀展示輸入/輸出以驗(yàn)證設(shè)計(jì)
3. 為設(shè)計(jì)生成測(cè)試激勵(lì)文件、測(cè)試矢量和 RTL (VHDL/Verilog) 代碼

實(shí)踐教程將按以上指定的編譯目標(biāo)順序予以展示。

步驟 1：遵循以下對(duì)應(yīng)于您的操作系統(tǒng)的步驟調(diào)用 System Generator：

• 在 Windows 系統(tǒng)上，選擇“開(kāi)始 >（所有）程序 > Xilinx Design Tools > Vivado 2019.x >System Generator > System Generator 2019.x”
• 在 Linux 系統(tǒng)上的命令提示符處輸入 sysgen

此步驟將打開(kāi)包含 System Generator 塊集合的 MATLAB 會(huì)話。

如以下截屏所示：

步驟 2：將工作目錄更改為包含創(chuàng)建的 Sysgen 模型的任意本地目錄。

單擊位于 MATLAB 窗口右上角的 Simulink 圖標(biāo)。

這樣將打開(kāi) Simulink Start Page：

步驟 3：?jiǎn)螕?Simulink 下拉選項(xiàng)的“Blank model”圖標(biāo)。

這樣將打開(kāi)空白或“Untitled”模型，其中包含空白的模型畫(huà)布。

步驟 4：?jiǎn)螕簟癠ntitled”模型窗口中的“Library browser”圖標(biāo)以便在“Simulink Library Browser”窗口中查看賽靈思?jí)K集合。

單擊并展開(kāi)“Xilinx Blockset”菜單，以查看不同類別的塊。單擊“Basic elements”類別，以查看基本 sysgen 塊，如下所示：

步驟 5：右鍵單擊并選擇“Add block to model”(Ctrl+I) 選項(xiàng)將 System Generator 標(biāo)識(shí)塊添加到模型中以定義 FPGA 技術(shù)。

以同樣方式添加“Gateway In”和“Gateway Out”塊，以定義設(shè)計(jì)的 System Generator 部分與 Simulink 部分之間的界限。

注：任何模型都必須包含這些必需的塊。每個(gè)模型都必須至少包含 1 個(gè) System Generator 塊，可包含多個(gè)“Gateway In”和“Gateway Out”塊，具體取決于設(shè)計(jì)的輸入和輸出。

此處演示的是添加乘累加 (Mult-add) 運(yùn)算的建模過(guò)程，因此我們需要將“Mult”、“AddSub”和“Delay”塊添加到模型中。

步驟 6：選中“Xilinx Blockset”下的“Floating-Point”類別中的“AddSub”塊，右鍵單擊，然后單擊“Add block to model”選項(xiàng)。

步驟 7：以同樣方式選中“Xilinx Blockset”下的“Floating-Point”類別中的“Mult”塊和“Basic Elements”類別下的“Delay”塊，并將這兩個(gè)塊添加到模型中。

這樣模型將如下圖所示：

步驟 8：現(xiàn)在，添加 3 個(gè)“Constant”塊實(shí)例，此“Constant”塊可在“Simulink Library Browser”的“Simulink”塊集合下的“Sources”類別中找到：

以同樣方式添加來(lái)自“Simulink”塊集合下的“Sinks”類別的“Display”塊。

這些塊用作為 System Generator 設(shè)計(jì)的激勵(lì)塊。

步驟 9：按住鼠標(biāo)左鍵并繪制一條從源端口到目標(biāo)端口的線，以將塊連接在一起。

完整的模型將如下所示：

步驟 10：雙擊“Gateway In”塊以打開(kāi)“Properties Editor”，根據(jù)塊 GUI 中的“Output type”和“Sample period”下的輸入值來(lái)設(shè)置輸入數(shù)據(jù)類型，然后單擊“OK”。

針對(duì)其他輸入重復(fù)該過(guò)程：

步驟 11：雙擊 System Generator 標(biāo)識(shí)以更改系統(tǒng)和仿真參數(shù)。

確?！癱locking”選項(xiàng)卡下的“Simulink system period”與“Gateway In”塊的樣本周期相同。

“FPGA clock period”應(yīng)為“Simulink system period”的整數(shù)倍。

單擊“OK”。

步驟 12：?jiǎn)螕裟Ｐ凸ぞ邫谏系谋４姘粹o、為其提供有效的名稱，然后單擊“Save”以保存設(shè)計(jì)（在步驟 3-9 間可隨時(shí)執(zhí)行此步驟）。

步驟 13：?jiǎn)螕簟癛un”按鈕以對(duì)模型進(jìn)行仿真并驗(yàn)證輸出：

步驟 14：雙擊 System Generator 標(biāo)識(shí)，確保：

• “Compilation”已設(shè)置為“HDL Netlist”
• “Target directory”選項(xiàng)設(shè)置為包含所生成 RTL 代碼的任意有效目錄（在此示例中目錄為 netlist）
• 已選中“Compilation”選項(xiàng)卡上的“Create testbench”選項(xiàng)

對(duì)于其他選項(xiàng)，保留默認(rèn)設(shè)置。

現(xiàn)在，單擊“Apply”，然后單擊“Generate”按鈕。

注：System Generator 標(biāo)識(shí)充當(dāng)用于控制系統(tǒng)和仿真參數(shù)的控制面板，并且還可用于調(diào)用代碼生成器。

步驟 15：代碼生成過(guò)程開(kāi)始后，就會(huì)彈出狀態(tài)窗口，如下所示：

步驟 16：代碼生成完成后，狀態(tài)窗口將通知您代碼生成過(guò)程已完成。

在此處截屏中所示的示例中，System Generator 已成功生成 Kintex-7 xc7k325t-3fbg676 器件的 VHDL RTL 設(shè)計(jì)，包括測(cè)試矢量和測(cè)試激勵(lì)文件。

現(xiàn)在，請(qǐng)啟動(dòng) Vivado，打開(kāi)“netlist/hdl_netlist/Multadd_test.xpr”文件，然后按下文中詳述的步驟運(yùn)行 Vivado 流程：

Vivado 設(shè)計(jì)輸入紀(jì)事 - RTL 設(shè)計(jì)輸入