System Generator从入门到放弃(四)-利用MCode调用MATLAB代码文章目录
System Generator是Xilinx公司进行数字信号处理开发的一种设计工具,它通过将Xilinx开发的一些模块嵌入到Simulink的库中,可以在Simulink中进行定点仿真,可以设置定点信号的类型,这样就可以比较定点仿真与浮点仿真的区别。并且可以生成HDL文件,或者网表,可以在ISE中进行调用。或者直接生成比特流下载文件。能够加快DSP系统的开发进度。 一、利用MCode调用MATLAB代码1、简介 本设计是利用MCode设计一个有限状态机(FSM),从而实现一个序列检测器。 具体介绍大家可以看看这篇博文,Verilog序列检测器-两例https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/78704437。(https://blog.csdn.net/Pieces_thinking/article/details/78704437) 2、本设计使用到的blockXilinx block
其它block
3、Generator设计流程 在库中在库中找到Repeating Sequence Stair、Gateway In、MCode、Gateway Out、System Generator、scope,分别添加到model中,如下: 3.1 生成二进制序列 双击Repeating Sequence Stair,如下设置: 该block可以产生重复的离散时间序列,在Vector of output values中设置一组序列(该值不是必须设置为0或1,只是本设计要检测二进制序列)。Signal Attributes->Output data type中可以设置输出数据的类型,这里设置为Boolean。 3.2 序列检测器设计 双击MCode块并单击Edit M-File,如下图所示: 下图显示了MATLAB文本编辑器中的默认m代码。 编辑默认的MATLAB函数,包括函数名 PS:在MCode属性编辑器中,可以使用Browse按钮引用本地M-code文件(state_machine.m)。 在MCode Properties Editor单击 OK按钮。 设置完毕后,该block在model中的图标会更换为对应的函数名称及输入/输出接口。再添加1个scope观察二进制序列与检测结果。model连接图如下: 3.3 有限状态机设计 现在可以开始编写状态机了。这个状态机的气泡图如下图所示。该FSM有五种状态,能够连续检测两个序列。
3.4 MATLAB代码设计 Edit the M-code file, function matched = state_machine(din) 定义一个3Bits宽的(3-0)无符号(xlUnsigned)状态变量xl_state,使用switch语法控制状态之间的转移。由于3Bits位宽数据可表示07,而FSM状态只有04,所以一定要加上otherwise控制状态转移。 System Generator并不是支持所有的MATLAB语法和格式,还有一部分为Xilinx自定义的函数和数据格式,这部分的详细内容(支持的所有MATLAB语法)都记录在ug958这篇文档中。具体可参考该文档,下面也会简单进行介绍。 3.5 将设计导出到FPGA在System Generator block中设置好Simulink采样周期,设置好运行时间,开始运行验证设计。这里介绍一个仿真运行时间的设计技巧:假设系统采样率为50MHz,示波器中只需要显示20个点即可,运行时间可设置为“20/50e6”。
4、支持的MATLAB语法 原文:https://blog.csdn.net/FPGADesigner/article/details/80963366 4.1 MCode block特性MCode用于在Simulink环境下执行MATLAB函数。MCode的名称与管脚即为函数名称与函数接口。在将System Generator设计导出到FPGA时,软件会将MATLAB代码转换为对应的HDL模型。MCode经常用于实现一些简单的算法功能、有限状态机和控制逻辑。 调用的MATLAB函数必须遵循以下三条基本规则:
当初次使用MCode时,会自动调用一个示例文件xlmax.m。博主建议先在slx文件目录下创建好新的m文件,再用Browse定位。 4.2 支持的MATLAB语法4.2.1 所支持的MATLAB语法结构包括:
4.2.1 所支持的MATLAB函数及其功能4.3 xfix数据类型xfix有三种数据类型:无符号定点数(xlUnsigned)、带符号定点数(xlSigned)、布尔值(xlBoolean)。使用xl_arith()判断数据类型时分别返回1、2、3。需要注意几点:
编写MATLAB代码时,仍然可以使用整数、浮点数、布尔值来定义常量。整数和布尔值都会自动转换为xifix类型;浮点数需要用xfix()函数转换。xfix()函数还可以完成不同xifix数据类型的转换,其基本形式为: x = xfix(type_spec, value); value为待转换的数,type_spec为转换后的数据类型。比如将浮点数π转换为xfix类型: x = xfix({xlSigned, 20, 16, xlRound, xlWrap}, 3.1415926); 转换后为Fix_20_16格式,Round量化,Wrap溢出(前面的文章中已经解释了这些含义)。量化方式可设置为xlTruncate、xlRound和xlRoundBBanker;溢出方式可设置为xlWrap、xlSaturate、xlThrowOverflow。 4.4 xl_state状态变量在整个仿真过程中,一个MATLAB函数会执行多次,必须保证其中的状态变量在每次执行完时保留其值(类似与C++语言中的static静态变量),否则无法正确实现控制功能。 状态变量在MATLAB中需要用persistent关键词和xl_state函数定义,如下所示: persistent s, s = xl_state(0, {xlSigned, 4, 0}); 该函数有两个参数:第一个0表示状态初始值,必须是常数;第二个参数是状态变量的数据类型,与xfix函数中的type_spec用法相同。状态变量还可以是一个向量,并且拥有许多配套的函数,ug958中给出了多个使用xl_state完成的设计实例。 4.5 确保变量被正确转换MATLAB是一种顺序执行代码,众所周知,HDL代码是并行执行的代码。为了能让MATLAB代码成功的转换为HDL模型,就要确保MATLAB用到的变量也能正确的转换(原文档描述为Variable Availability)。具体来讲就是要保证所有的变量在MATLAB语法的不同分支条件下都能够得到赋值。 ug958给出了一个示例代码: function [x, y, z] = test1(a, b) 其中y变量只在“if a>b”的条件下赋值,而不清楚另一种情况下怎么办;z变量在switch的其它情况下也不知道该怎么办(switch没有otherwise)。在执行时MATLAB都会报错。x变量虽然也没有在if对应的else条件中赋值,但其已经提前赋值“x=a”,这样在else时会默认保留原值,该变量满足Variable Availability。 |
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