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第4节 基于System Generator的硬件协仿真 硬件协仿真 7.4.1 硬件协仿真平台的介绍与平台安装 1．硬件协仿真介绍 通常情况下，在设计基于FPGA的大型信号处理系统的时候，设计人员往往需要进行费时费力的仿真。以Xilinx System Generator for DSP为代表的FPGA设计工具，通过提供可靠的硬件在环接口（该接口可以直接将FPGA硬件置入设计仿真），来解决这种问题。通过在硬件上模拟部分设计，这些接口可以大大提高仿真的速度——通常可以提高一个甚至多个数量级。使用硬件在环还可以让设计人员实时进行FPGA硬件调试和验证。 System Generator for DSP可以为多类FPGA开发平台提供硬件在环接口。这些平台通常通过不同的物理接口和PC建立通信。举例来说，一个JTAG协仿真接口可以允许任何一个具备JTAG头和Xilinx FPGA的FPGA板在System Generator for DSP内部进行协仿真。其它类型的板卡，比如XtremeDSP开发工具套件，是通过PCI总线进行通信的。目前，具有高存储带宽和吞吐率要求的系统协仿真（例如视频和图像处理），还只能在那些通过PCI或者是PCMCIA接口直接与PC建立通信的开发板上进行。 2．硬件协仿真平台的安装 1）安装必备条件 在安装前要确保具备以下硬件：电路板和PC机的以太网接口、并口PC4下载线或USB下载线以及14脚的带状电缆。同时，要安装以下软件：ISE、System Generator以及WinPcap 4.0版。 2）基于以太网接口协仿真平台的安装 打开PC“网络邻居”中的“网络连接”，在“本地连接”图标上单击右键，选择“属性”命令，双击“Internet 协议（TCP/IP）”，将IP地址设为192.168.8.2，子网掩码设为255.255.255.0. 单击属性页面的“配置”按键，在弹出的对话框中选择“高级”页面，将属性“Flow Control”和“Speed Duplex”的值都设为Auto。 通过以太网连线将电路板和PC机通过以太网接口连接起来。 3）基于JTAG接口协仿真平台的安装 基于JTAG接口协仿真平台不需要特殊安装，只要将JTAG接口通过PC4/USB下载线连接到PC即可。7.4.2 硬件协仿真的基本操作 1．编译硬件模型 一旦安装了硬件协仿真平台，接下来的基本操作就是建立能在硬件板中实际运行的System Generator模型或子系统。能进行协仿真的模型必须要包括一个System Generator模块，该模块定义了如何将模型编译成硬件。其制作的典型步骤如下： 1）选择编译目标 在设计中双击打开System Generator模块，在“Compilation”栏单击，选择“Hardware Co-Simulation”命令，如果用户使用Xilinx相关的开发板（ML402、ML506），可直接选择；若使用用户板，则选择“New Compilation Target..”，如图7-36所示。 图7-36 硬件协仿真编译目标选择界面 选择了“New Compilation Target..”命令后，会弹出开发板参数配置界面。需要填入开发板的名称、系统时钟的频域与管脚约束、JTAG选项、开发板上FPGA芯片的型号以及非存储器映射端口；如果用户已具有电路板的SBDBuilder描述文件（后缀为.xml），则直接点击“Load”键加载即可。输入电路板信息后，点击 “Save Zip”按键，保存当前设置到相关目录，且后缀为.zip。需要注意的是：要保证.zip的存放路径和MATLAB的当前路径一致。如加载了Spartan3E开发板的.xml文件后，配置页面如图7-37所示。 图7-37 目标板配置界面示意图 完成上述步骤后，System Generator会提示用户安装Plugin，也可取消后在MATLAB命令行输入xlInstallPlugin(s3e_starter.zip)，会自动弹出图7-38所示的提示界面，单击“OK”确认。 图7-38 用户板安装完成提示界面 2）调用代码生成器 在编译过程中，System Generator不仅生成了HDL代码和网表，还运行了下载工具将网表转化成可配置比特文件。因此，点击图8-13中的“Generator”按键，即可调用代码生成器生成适合硬件协仿真的配置比特流文件。该文件不仅包含了模型设计的硬件代码，还包括附加的额外逻辑，在PC和硬件平台之间建立一个物理接口，保障System Generator和平台之间的双向通信。此外，设计中的特殊电路也包含在其中，如DCM模块、外部读写组件等。