基于MATLAB-Modelsim-ISE∕Quartus的FPGA联合开发设计

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1、基于MATLAB-Modelsim-ISE/Quartus的FPGA联合开发设计夏高峰等2014年9月第45卷第3期(总第157期)基于MATLAB-Modelsim-ISE/Quartus的FPGA联合开发设计12夏高峰，薛焱（1.中国航空无线电电子研究所,上海200241；2.空军驻上海地区航空军事代表室，上海200233）[摘要]介绍了一种基于MATLAB-Modelsim-ISE/Quartus的FPGA联合开发设计方法，将MATLAB强大的算法建模、数据产生、数据分析及数据可视化能力与Modelsim优秀HDL仿真功能进行有效结合，以加速FPGA开发调试及验证。以Ga

2、rdner定时同步算法的开发为例进行说明，给出了联合开发设计的详细步骤。用实例说明了这种FPGA联合开发设计的可行性及有效性。[关键词]MATLAB；Modelsim；FPGA；联合开发[中图分类号]TN919.8[文献标识码]A[DOI编码]10.3969/j.issn.1006-141X.2014.03.02[文章编号]1006-141X（2014）03-0005-07Co-DevelopmentMethodofFPGAbasedonMATLAB-Modelsim-ISE/Quartus12XIAGao-feng,XUEYan（1.ChinaNationalAeronaut

3、icalRadioElectronicsResearchInstitute,Shanghai200241,China；2.AeronauticalMilitaryRepresentativeBureauResidentinShanghaiRegionforTheAirForce,Shanghai200233,China）Abstract:ThispaperpresentsanewFPGAdesignmethod,whichcombinestheMatlab’spowerfulalgorithmModeling,datageneration,dataanalysisanddata

4、visualizationcapabilitiesandModelsim’sexcellentHDLsimulationcapabilitiestoaccelerateFPGAdevelopment,debuggingandverification.Thestepsofco-designaregivenbytheGardnertimingsynchronizationalgorithmdevelopmentthroughFPGA.ItisprovedthatthefeasibilityandvalidityofthisFPGAco-designmethod.Keywords:M

5、ATLAB;Modelsim;FPGA;co-development进行时序及信号波形分析是极不现实的，主要表现1引言为很难同时观测较多中间信号量，通过观测难以发目前FPGA开发、调试及验证的主要问题是测现大量信号及数据中一些不明显的问题及隐患；性试数据源产生困难，需要多个仪器组合才能产生随能评估困难：较难做到与算法模型性能的比对，实机性较好的复杂数据源。标准仪器在一些特殊信号测过程中ADC之前的模块也会对算法评估的准确及异常信号激励源的产生上存在困难：各个节点输性带来影响。入输出波形关系复杂，通过signaltap或chipscope本文介绍了一种基于MATLAB-Model

6、sim⋅5⋅September2014Vol.45No.3(serialNo.157)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY-ISE/Quartus的FPGA联合开发设计方法。详细介其中MATLAB起着关键作用，主要完成算法建模、绍了联合开发流程，并以Gardner定时同步算法的数据源产生及算法验证、算法性能比对等工作。集FPGA开发过程为例，对联合开发设计流程进行了成开发环境主要完成算法模型的HDL实现、HDL说明，用实例说明了这种联合开发设计的优势。编码调整及在线测试等；Modelsim主要完成HDL功能仿真，波形及时序逻辑分析、中间信号输出等。2联合开发流程Mo

7、delsim和Matlab通过读写文件完成数据交互，MATLAB-Modelsim-ISE/Quartus联合开发的关signaltap/chipscope抓取的数据可以直接由键是数据交互，将不适合该软件自身处理的数据及MATLAB进行分析，也可由MATLAB转换为适合分析过程交由其他软件处理，完成不同软件间的互Modelsim读取的文件作为Modelsim仿真激励。补。图1给出了联合开发各个软件数据交互过程。PC机vHDL实现v算法建模vHDL调整vHDL功能仿真v数据源产生vSignal