掌握System Generator.docx

简介：
本文档《掌握System Generator》旨在详细介绍如何使用System Generator进行高效的设计与仿真工作。通过学习，读者能够熟练地运用此工具加速系统级设计流程，并优化硬件描述语言（HDL）代码生成，适用于从事电子工程和计算机科学的专业人士及学生。 System Generator 是 Xilinx 公司开发的一款强大的数字信号处理 (DSP) 设计工具，它集成了 MATLAB 的 Simulink 环境，使工程师能够通过建模的方式进行 FPGA 设计，而无需采用传统的寄存器传输级 (RTL) 方法。该工具特别适用于需要快速原型验证和复杂算法实现的项目。 System Generator 具有以下核心特性： 1. **丰富的 DSP 模块库**：提供超过 90 种不同的 DSP 设计模块，包括加法器、乘法器、寄存器、快速傅里叶变换 (FFT)、滤波器和存储器等，涵盖了数字信号处理中的常见操作。 2. **FIR 编译器**：专门针对 7 系列和 UltraScale 系列 FPGA 设计，并支持多种滤波模式。此功能可以利用 MATLAB 函数或独立的 FDATOOL 工具生成滤波系数，实现高度定制化的滤波设计。 3. **MCode 模块**：允许直接插入 MATLAB 代码以实现简单的控制逻辑，增强了与硬件设计的互动性。 4. **硬件协同仿真**：对于具备特定平台需求的设计项目，System Generator 支持利用硬件加速进行仿真，提高验证效率。 5. **多语言和工具集成**：在单一环境中支持 RTL 设计、MATLAB 代码、Simulink 模型以及 C/C++ 代码（通过 Vivado HLS），并可与 ModelSim 或 Vivado Simulator 进行协同仿真，确保设计的一致性和准确性。 安装 System Generator 需要与 MATLAB 结合，并且需要保证 MATLAB 版本和 System Generator 版本兼容。在安装 Vivado 的时候，System Generator 作为一个可选项进行安装。如果未配置 MATLAB，则可以通过提供的配置工具完成设置。成功配置后，在 Simulink 中可以添加由 System Generator 提供的模块来构建 DSP 系统。 使用时首先启动 Simulink 并创建一个新的空白模型，然后通过库浏览器或右键菜单添加所需的模块，如 Gateway In、Gateway Out、Delay、Constant 和 Scope 等。例如，可以通过 Constant 模块输出固定值，利用 Delay 模块实现时间延迟，并用 Scope 模块显示结果。运行模型后，在 Scope 中可以观察到预期的信号行为。 通过上述步骤可以看出，System Generator 如何简化 FPGA 设计流程并提高设计效率，特别是在处理复杂的 DSP 算法时更为突出。随着对工具的理解和实践加深，使用者将能够应对各种复杂的设计挑战。