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基于基于FPGAFPGA的的DSPDSP算法快速验证算法快速验证
韦宏卫
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内容提纲
} 基于FPGA的DSP解决方案
} Matlab/Simulink与System Generator设计环境
} System Generator系统设计方法
} 多媒体算法快速验证系统设计
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当Algorithm遇上RTL} 咱不熟！
系统级设计
黄金模型
算法复杂度
RTL/行为级
综合/仿真/实现
时序/资源/功率
C/C++ HDL
关键时刻…汇编
关键时刻…还是HDL
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基于FPGA的DSP解决方案} 从算法设计者的角度出发：} C-HDL：CatapultC，ImpulseC…} M-HDL：Matlab，Simulink， HDL Coder
} 从硬件设计者的角度出发：} Altera：DSP Builder} Xilinx：System Generator} Synplicity：Synplify DSP
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Matlab/Simulink与System Generator} Matlab与Simulink ：数据分析及可视化} System Generator：} 适合Xilinx FPGA} 充分发挥Matlab和Simulink功能
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System Generator设计流程} 一、算法探索、设计验证、模型分析流程
} 二、复杂系统的部件设计实现流程
} 三、完整系统设计实现流程
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System Generator设计流程} 一、算法探索、设计验证、模型分析流程
} 二、复杂系统的部件设计实现流程
} 三、完整系统设计实现流程
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框图并非包打一切
} 不是替代HDL，而是更关注关键路径} 不适合有特殊时序要求的外部接口设计
} SysGen + ISE + EDK
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System Generator系统设计方法} 关键要素} 时间模型：离散时间系统
} 数据类型：定点数、布尔值
} 边界模型：基于比特、基于周期
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System Generator系统设计方法} 主要功能} 自动代码生成，包括TestBench（SysGen模块）} 支持M代码（Mcode模块）} 支持自定义HDL语言模块（Black Box模块）} 可将Sysgen设计加入一个大系统中（SGP文件）} 可独立形成系统（ISE文件）} 软硬件协同设计（ EDK及SysGen协同设计）} 硬件协同测试（HIL）} 包含仿真测试模块（Modelsim/WaveScope/ChipScope ）} 包含数字滤波器设计工具（ FDATool ）
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算法验证系统设计
} C/C++/M语言设计仿真} Simulink模块设计仿真} 浮点数定点化
} 定点算法仿真
} 浮点/定点算法比较
} 算法硬件协同测试
} 算法输出
} 算法实现
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多媒体算法快速验证系统设计
} 快速的实现，直观的模型，便利的验证
} 相关工具、工具箱、模块集} MATLAB} Signal Processing Toolbox} Image Processing Toolbox} Image Acquisition Toolbox} Simulink} Signal Processing Blockset} Video and Image Processing Blockset} Xilinx Blockset} Xilinx Reference Blockset
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多媒体算法快速验证系统设计
} 音频处理} 以滤波器为主：带通/反馈/自适应滤波器} 系统频率/系统采样频率/源音频采样频率} 关注定点数据精度
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多媒体算法快速验证系统设计
} SysGen图像处理： System Generator模块的接口只可传送单个图像像素，要对多个像素进行处理需要存储器。
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多媒体算法快速验证系统设计
} SysGen图像处理：使用Simulink接口模块获得2D数据，然后使用回调函数，获得1D数据流。
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多媒体算法快速验证系统设计
} Sobel图像边缘检测：Sobel 算子} 利用像素的左、右、上、下邻域的灰度加权算法，根据在边缘点处达到极值这一原理进行边缘检测。
} X算子： Y算子：
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多媒体算法快速验证系统设计
} SysGen Sobel边缘检测X算子： Y算子：
多媒体算法快速验证系统设计
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原始图像
SimulinkSobel边缘检测
SysGenSobel边缘检测
} Sobel边缘检测
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多媒体算法快速验证系统设计
} 源信号特性：音频、图像、视频
} 系统采样频率
} 系统仿真时间
} 串行数据流格式转换
} 数据定点化
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华清远见相关课程介绍
} FPGA初级培训班} 工具、流程、器件
} Verilog HDL} NIOS II/Microblaze
} FPGA数字信号处理培训班} Verilog/M Code} Matlab/Simulink} DSP Builder/System Generator
} 数据采集系统案例班} A/D，D/A} 接口/存储器} PCI/PCI Express
} FPGA长期就业班} FPGA定制课程
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