了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的人員都知道，從系統(tǒng)建模到硬件實(shí)現(xiàn)的過程是一個(gè)設(shè)計(jì)復(fù)雜、需要不斷測試與不斷調(diào)整的迭代過程。作為上層的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師，他們側(cè)重于系統(tǒng)本身的性能，關(guān)注整個(gè)系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)與系統(tǒng)建模，而非過多得考慮系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性。但對于硬件工程師來說就不一樣了，他們更側(cè)重于整個(gè)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)，即在給定指標(biāo)的情況下將系統(tǒng)以硬件的形式呈現(xiàn)出來，而不去考慮系統(tǒng)性能如何。
正是因?yàn)檫@兩類工程師的側(cè)重點(diǎn)不一樣，使用的工具不一樣，開發(fā)流程也是不同的，這就造成了兩個(gè)環(huán)節(jié)之間存在巨大的鴻溝。需要浪費(fèi)大量的時(shí)間去迭代，完成設(shè)計(jì)驗(yàn)證與設(shè)計(jì)測試。這個(gè)過程中還可能需要通過另外一套完全不一樣的工具來進(jìn)行溝通。這種方式使得我們設(shè)計(jì)或調(diào)試一個(gè)簡單的系統(tǒng)時(shí)，可能需要幾個(gè)星期甚至幾個(gè)月的時(shí)間完成一次迭代。
圖1 從系統(tǒng)建模到硬件實(shí)現(xiàn)的簡化流程
而今年春天Mathworks公司推出的2012a(R2012a) 版 MATLAB 和Simulink 產(chǎn)品系列幫助設(shè)計(jì)者解決了這一難題。新版本的 MATLAB 和Simulink引進(jìn)了HDL Coder，可以從MATLAB 或Simulink中 自動(dòng)生成HDL 代碼，用于FPGA 或 ASIC 上的原型設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；此外，還發(fā)布了HDL Verifier，用來取代EDA Simulator Link 并增加Altera FPGA 硬件在環(huán)支持。有了這兩個(gè)產(chǎn)品，MathWorks 現(xiàn)在可提供利用MATLAB 和Simulink 進(jìn)行HDL 代碼生成和驗(yàn)證的能力。R2012a 還更新了84 種其它產(chǎn)品，包括Polyspace 嵌入式軟件驗(yàn)證產(chǎn)品。
HDL Coder 利用MATLAB 功能和Simulink 模型生成可移植和可綜合的VHDL 和Verilog 代碼，可用于FPGA 編程或ASIC 原型開發(fā)和設(shè)計(jì)。因此，工程師隊(duì)伍再也不用手動(dòng)編寫HDL 代碼，也不再需要手寫HDL測試平臺了。就可以立即識別出針對硬件實(shí)現(xiàn)的最佳算法。Simulink 模型和所生成HDL 代碼之間的可追溯性同時(shí)也支持開發(fā)遵循DO-254 和其他標(biāo)準(zhǔn)的高完整性應(yīng)用程序。
這款工具的發(fā)布，跨越了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)鴻溝。幫助系統(tǒng)工程師在設(shè)計(jì)的初期考慮更多硬件實(shí)現(xiàn)因素，從而使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加貼近可實(shí)踐性。幫助硬件工程師加深對系統(tǒng)全局的理解，真正將精力放在關(guān)鍵之處。它不僅降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度、縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率，還對設(shè)計(jì)中的一些環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化，例如浮點(diǎn)到定點(diǎn)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、算法和HDL之間的可追溯性、HDL資源優(yōu)化和報(bào)告等。
圖2 HDL Coder 為FPGA和ASIC設(shè)計(jì)生成VHDL和Verilog代碼
題外話：Mathwork代碼生成類工具族譜
HDL Coder與之前的Simulink Coder、MATLAB Coder、Embedded Coder和HDL Coder共同構(gòu)成了Mathworks代碼生成類工具系列。現(xiàn)在我們把集中工具所針對的不同應(yīng)用領(lǐng)域做一個(gè)歸納。
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