應(yīng)對(duì)下一代信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

---——MathWorks發(fā)布提供高級(jí)信號(hào)處理的新工具

當(dāng)今的數(shù)字信號(hào)處理和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及諸如RF、模擬、數(shù)字基帶等不同領(lǐng)域的信號(hào)處理，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要了解和掌握不同領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)。系統(tǒng)架構(gòu)工程師迫切需要跨領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真工具來(lái)應(yīng)對(duì)這樣的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而傳統(tǒng)的專(zhuān)用仿真工具受限于單獨(dú)領(lǐng)域的仿真功能，難以應(yīng)對(duì)多域仿真的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。日前，MathWorks公司推出了在MATLAB和Simulink中提供一系列高級(jí)信號(hào)處理的新工具，來(lái)自MathWorks的高級(jí)策略師Ken Karnofsky先生向媒體詳細(xì)介紹了這些新工具為系統(tǒng)架構(gòu)工程師帶來(lái)的巨大幫助。
新一代的信號(hào)處理設(shè)計(jì)工具主要從系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)、FPGA 設(shè)計(jì)自動(dòng)化和嵌入式C代碼生成三方面進(jìn)行了創(chuàng)新和優(yōu)化。
首先，在系統(tǒng)和算法設(shè)計(jì)方面，MathWorks引入了SimRF建模工具，SimRF具備電路包絡(luò)和諧波平衡仿真功能，以及多頻分析和多端口組件建模功能。對(duì)于通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，他們能夠在同一環(huán)境中使用頂級(jí)的DSP和混合信號(hào)設(shè)計(jì)進(jìn)行先進(jìn)的RF建模，設(shè)計(jì)、優(yōu)化并驗(yàn)證完整的無(wú)線系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行快速準(zhǔn)確的建模和仿真，并具有平滑的學(xué)習(xí)曲線。此外，MATLAB中還在Signal Processing Blockset、Communications Blockset、Video and Image Processing Blockset中增加了超過(guò)250種支持流處理算法的系統(tǒng)對(duì)象。主要功能包括封裝了在MATLAB中進(jìn)行流處理所涉及的狀態(tài)/緩沖/索引等方法，支持算法復(fù)用和Simulink集成的標(biāo)準(zhǔn)化編程風(fēng)格，而且支持定點(diǎn)和C代碼生成。Ken舉例，MATLAB中的傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法是一次性加載整個(gè)文件并進(jìn)行批處理，使用了System對(duì)象后，就可以流式加載并處理每一個(gè)數(shù)據(jù)幀，這樣可以節(jié)省內(nèi)存，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)限大數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)仿真。
在FPGA 設(shè)計(jì)自動(dòng)化方面，Simulink HDL是MathWorks能夠從模型中自動(dòng)生成HDL代碼的產(chǎn)品。新的Simulink HDL 2.0版本通過(guò)在模型中突出顯示關(guān)鍵路徑和估算硬件資源利用率，支持快速的設(shè)計(jì)迭代。此外還支持序列化、資源共享和流水線操作等的優(yōu)化。FPGA Workflow Advisor 在 Xilinx 和 Altera FPGA 上自動(dòng)化了綜合和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。新的驗(yàn)證功能包括用于 DO-254 標(biāo)準(zhǔn)的代碼可追溯性支持。
在嵌入式C代碼生成方面，MathWorks擴(kuò)展了對(duì)C代碼生成的支持，包括針對(duì)Embedded Linux、Eclipse IDE和ARM Cortex-A8處理器支持自動(dòng)化目標(biāo)定位、實(shí)時(shí)C代碼驗(yàn)證。此外，SystemC TLM2.0組件生成器可自動(dòng)生成System TLM 2.0組件。借助 GNU 編譯器工具鏈支持 Eclipse 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 和 Embedded Linux，利用從 MATLAB 和 Simulink 模型自動(dòng)生成的 C 代碼，工程師可以在 Eclipse 中實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目創(chuàng)建的自動(dòng)化，以及在 Linux 上部署實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)。支持 SystemC TLM 標(biāo)準(zhǔn)，可將 MATLAB 算法和 Simulink 算法集成到虛擬平臺(tái)模型中。因此，工程師可以使用基于模型的設(shè)計(jì)方法，快速實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證運(yùn)行 Embedded Linux 的處理器（如 ARM、Freescale 和 Intel）算法，并將算法集成到片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。
這些為MATLAB和Simulink增加的新功能迎合了目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)的潮流，滿(mǎn)足了系統(tǒng)架構(gòu)工程師的需求，并將提高他們的工作效率。Ken Karnofsky最后強(qiáng)調(diào)：“這些MATLAB和Simulink面向信號(hào)處理系統(tǒng)的新功能使設(shè)計(jì)流程中的關(guān)鍵任務(wù)一體化和自動(dòng)化成為可能。這是加速I(mǎi)P開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證以及工程團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)作的一大進(jìn)步。”