基于FPGA硬件设计和仿真方法探索与研究

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1、基于FPGA硬件设计和仿真方法的探索与研究摘要本文以数字基带传输系统的FPGA硬件实现为例，重点研究并讨论了FPGA硬件设计与科学计算软件仿真交叉使用的几种方法。对传统的FPGA设计流程进行改进，提出了适合预设计系统的特点和需求的新的设计方法。主要内容包括三个方面：系统设计中融入FPGA硬件设计和Matlab软件仿真相结合的方法；基于DSPBuilder的FPGA设计方法；基于Scilab／Scicos．HDL的FPGA设计方法的探索和研究。在基于FPGA和Matlab相结合的设计方法中，在设计之初借助Matlab仿真并产生滤波器的抽

2、头系数，在设计中利用Matlab代替FPGA完成开方、对数等运算，实时输出运算结果，在设计的最后利用Matlab验证设计的正确性并分析系统的性能。此外，本文还为Matlab在FPGA设计过程中的辅助功能集成了可视化的界面，增强程序的可移植性。最后将设计下载到FPGA芯片中，并使用示波器观察输出波形，通过统计误码率分析系统的性能。在基于DSPBuilder的设计方法的研究中，首先讨论该设计方法的意义及设计流程，进而以设计数字基带传输系统为例，阐述该设计咚，j方法的应用与实现，最后通过设计过程总结该设计方法的优势与不口^巴0针对以上两种方

3、法的不足之处，本文提出了基于Scicos．HDL工北京邮电大学硕士学位论文具箱的设计方法，首先以设计数字基带传输系统为例测试该工具箱的性能，针对库模块较少的问题，着重研究Scicos．HDL库模块的设计技术，并以数字基带传输系统的模块设计为例，将其设计为Scicos．HDL的库模块，实现了既能在Scilab中仿真验证，又能自动生成系统的VHDL代码的功能。最后，通过将上述三种设计方法应用于数字基带传输系统的具体设计中，分析比较了各方法的优势及不足之处，为FPGA硬件设计与科学计算软件的联合仿真的研究提供了参考。关键词FPGA数字基带传

4、输系统DSPBuilderScilabScicios．HDL▲j≥警§、一≯；；；翘；；；；．；卜；，；卜，^!，=I匕京邮电大学硕士学位论文TH匣RESEARCHANDEXPLORAFONOFFPGA．BASEDHARDⅥ後REDESIGNANDSn仉Ⅱ．ATIoNM匝THODSABSTRACTThethesistakestheimplementationofthedigitalbasebandtransmissionsystemasallexample，todiscussandtoresearchonFPGAhardwaredes

5、ignmethods，aswellasonthecombinationofFPGAdesignandscientificcomputingsoftwaresimulation．Furthermore，astheimprovementofthetraditionaldesignprocedure，newdesignmethodsthataresuitableforthecharacteristicsandrequirementsofthispre-designsystemareproposed．Thepapermainlyinclude

6、sthreeaspects：methodofFPGAdesigncombinedwithMatlabsoftwaresimulation；methodofFPGAdesignbasedonDSPBuildertoolbox；theresearchofmethodofFPGAdesignbasedonScilab／Scicos—HDLtoolbox．InthedesignmethodsbasedonthecombinationofMatlabandFPGA，thedesignprovidesthefiltertapcoefficient

7、susingMatlabsimulationinthebeginning，thenitcompletestherootsandlogarithmcalculationusingMatlabinsteadofFPGA，andoutputtheresultsinreal-time．BytheendofthedesignitusesMatlabtoverifythecorrectnessofthedesignandtoanalysistheperformanceofthesystem．Inaddition，thisarticlealsopr

8、ovidesanuserinterfacefortheauxiliaryfunctionof，^，慧y，北京邮电大学硕士学位论文MatlabduringtheFPGAdesignprocesstoenhanceprogr