集成电路设计的系统级建模与仿真课件.ppt
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- 集成电路设计 系统 建模 仿真 课件
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1、2022-6-7共 107 页 1目录 一、集成电路设计的一般流程一、集成电路设计的一般流程 二、系统级建模工具二、系统级建模工具-Matlab 三、系统级建模工具三、系统级建模工具-Verilog-A 四、建模仿真实例四、建模仿真实例 一、集成电路设计的一般流程一、集成电路设计的一般流程2022-6-7共 107 页 2集成电路设计中不同的抽象级别:结构或系统级晶体管级(电路)器件物理级2022-6-7共 107 页 3VLSI数字集成电路设计模拟集成电路设计为什么需要系统级设计? 随着集成电路工艺和数字信号处理技术的不断发展, 1、电路的规模越来越大,系统构成越来越复杂。 2、晶体管级电路
2、仿真消耗很长时间,效率低下。 3、采用行为级描述电路将降低仿真时间。 行为级模型足以表述各个电路模块的功能,通过行为级仿真可以在功能上预先验证所设计的系统是否能够满足要求。2022-6-7共 107 页 4IC设计过程中系统工程师的地位 产品功能的定义和模块的划分 设计并验证系统的可行性 分配各个模块的性能指标 整个解决方案中芯片设计环节的组织者2022-6-7共 107 页 5系统工程师在系统工程师在IC设计中具有非常重要的地位,他们一般是工作经验丰富的设计中具有非常重要的地位,他们一般是工作经验丰富的IC设计工程师,他们能够根据自己的经验积累恰当的选择系统架构,恰当设计工程师,他们能够根据
3、自己的经验积累恰当的选择系统架构,恰当的选择建模原型及高阶非理想因素来获得最接近真实情况的指标定义。的选择建模原型及高阶非理想因素来获得最接近真实情况的指标定义。 二、系统级建模工具二、系统级建模工具-Matlab Matlab语言简介 Matlab基本知识 Matlab的编程 Matlab动态仿真工具Simulink2022-6-7共 107 页 62022-6-7共 107 页 7Matlab语言简介 MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory ,它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。 其基本元素是无需定义维数的矩阵 包括Toolbox的各类应用问题的求解工具。
4、 MATLAB 被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作 Matlab最重要的特点是易于扩展,它允许用户自行建立完成指定功能的M文件,从而构成适合于其他领域的工具箱。2022-6-7共 107 页 82022-6-7共 107 页 9Matlab 基本知识2022-6-7共 107 页 101、命令窗口 在matlab 提示符“”下,键入matlab命令。例如输入一个3X3的矩阵: a=1,2,3;4,5,6;7,8,9 数据放在方括号内,行与行间分号间隔,数值间空格或逗号间隔。 Matlab语言是与大小写有关的语言,即变量A和a是两个完全不同的变量。 应该注意的
5、是:一般情况下,所有的函数名均由小写字母组成。2、图形窗口2022-6-7共 107 页 11当调用一个产生图形的函数时,Matlab会自动建立一个图形窗口。这个窗口可分裂成多个窗口,并可以在它们之间选择,这样在一个屏幕上可以显示多个图形。2022-6-7共 107 页 12Matlab的toolboxes 数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与仿真 数字图像处理 数字信号处理 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程 滤波器设计 Link For ModelSim2022-6-7共 107 页 13Matlab的编程 MATLAB Compiler 是能够将M 语言编译生成为函
6、数库、可执行文件 COM 组件等等。 通过M文件可以扩展 MATLAB 功能,使 MATLAB 能够同其他高级编程语言例如 C/C+ 语言进行混合应用。 利用 M 语言还开发了相应的 MATLAB 专业工具箱函数供用户直接使用。 More resource: http:/ 107 页 14M文件语法简介 Matlab提供近20类基本命令函数 包括:通用函数、基本数学函数、矩阵操作函数,绘图函数等等 充分使用help2022-6-7共 107 页 152022-6-7共 107 页 16一个简单的例子2022-6-7共 107 页 17Simulink仿真基础 工程中的控制系统需要专用的系统建模
7、软件,准确地建模,对其进行进一步的分析与仿真。 1990年,Matlab加入新的控制系统模型图输入与仿真工具 ,1992年正式将该软件更Simulink。 Simulink的两个含义:Simu(仿真)和Link(连接),可以在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型,然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。 2022-6-7共 107 页 182022-6-7共 107 页 19Simulink的公共模块库 信源模块(信源模块(Source) 信宿模块(信宿模块(Sinks) 连续模块库(连续模块库(Continuous) 信号路由(信号路由(Signal Routing) 离散
8、模块库(离散模块库(Discrete) 数学运算模块库(数学运算模块库(Math operations)端口及子系统库(端口及子系统库(Ports and Subsystems) 查表模块库(查表模块库(Look-Up Table)用户定义函数模块(用户定义函数模块(User-Defined Functions) 非线性模块库(非线性模块库(Discontinuities)2022-6-7共 107 页 20simulink专业模块库专业模块库 CDMA参考模块 通讯电路模块 控制系统工具 DSP模块 TI DSP应用箱 Motorola DSP模块 模糊逻辑模块 S参数模型 More res
9、ource: http:/ 107 页 21基于simulink的仿真系统2022-6-7共 107 页 22仿真参数设置 算法器 仿真时间 仿真模式 仿真精度 误差容忍度 输出设置2022-6-7共 107 页 23Simulink的简单例子(1)使能模块2022-6-7共 107 页 24Simulink的简单例子(2)使能触发模块2022-6-7共 107 页 25Simulink仿真数字系统(1)2022-6-7共 107 页 26Simulink仿真数字系统(2)1nnnQJQKQ2022-6-7共 107 页 27简单的数字电路的设计10进制计数器2022-6-7共 107 页 2
10、8Link For ModelSim Link for ModelSim是把MATLAB/Simulink和针对FPGA 和ASIC的硬件设计流程无缝连结起来的联合仿真的接口扩展模块。它可以高效的在MATLAB/Simulink中验证ModelSim中的RTL模型。 备注:Matlab版本7.1以上,ModelSim SE PLUS 5.62022-6-7共 107 页 29一个综合的设计实例 抽取滤波器的设计 Toolboxes的FDA设定滤波器参数 M文件实现传输函数的分析 Simulink完成系统级的仿真 函数对ModelSim的输出数据进行FFT分析2022-6-7共 107 页 30
11、抽取滤波器框图2022-6-7共 107 页 31CIC 传递函数及频率响应4132)11()(zzzH2022-6-7共 107 页 32补偿滤波器设计hcic0=mfilt.cicdecim(32,1,4);hcic = cascade(dfilt.scalar(1/gain(hcic0),hcic0);hc= design(fdesign.ciccomp(1, . 4,20000,68200,.000075,110,352800);fvtool(hcic,hc,. cascade(hcic,hc),Fs,11289600 352800 11289600);2022-6-7共 107 页
12、33CIC and CIC compensator2022-6-7共 107 页 34半带滤波器h2=fdesign.decimator(2,halfband,.48200,110,176400);h=equiripple(h2);fvtool(h);2022-6-7共 107 页 35半带滤波器h3=fdesign.decimator(2,halfband,.4100,110,88200);h=equiripple(h3);fvtool(h);2022-6-7共 107 页 36整体滤波器设计hcic0=mfilt.cicdecim(32,1,4);hcic = cascade(dfilt.
13、scalar(1/gain(hcic0),hcic0);hc= design(fdesign.ciccomp(1, . 4,20000,68200,.000075,110,352800);h2=fdesign.decimator(2,halfband,. 48200,110,176400);h22=equiripple(h2);h3=fdesign.decimator(2,halfband,. 4100,110,88200);h33=equiripple(h3);h=cascade(hcic,hc,h22,h33);fvtool(h,Fs,11289600);fvtool(hcic,hc,h2
14、2,h33,. cascade(hcic,hc,h22,h33),Fs,11289600 352800 176400 88200 11289600);2022-6-7共 107 页 37Filter Design&Analysis设计滤波器系数2022-6-7共 107 页 38滤波器系数2022-6-7共 107 页 39Generate HDL2022-6-7共 107 页 40Generate HDL参数设置2022-6-7共 107 页 41filter.v2022-6-7共 107 页 42filter_tb.v2022-6-7共 107 页 43滤波器传输函数的分析2022-6-7
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