为了解决 FPGA 调试过程复杂、不清晰、不易学习的问题,运用 MATLAB 软件 Simulink 模块的 Hwcosim 功能,开发了一种对FPGA信号处理板进行调试的方法。结果表明:经过调试测试,此方法能够简单、可视地完成FPGA信号处理板的调试。
### FPGA信号处理板的一种调试方法
#### 摘要与背景
随着电子技术的发展，现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称FPGA）因其灵活性和高效性，在信号处理领域得到了广泛应用。然而，FPGA的调试过程往往较为复杂且难以直观展示，这对工程师们来说是一个挑战。为了简化这一过程，杨莉军等人提出了一种新的调试方法，该方法结合了MATLAB及其Simulink模块中的Hwcosim功能。
#### 方法概述
本研究提出的方法主要是利用MATLAB中的Simulink模块及其Hwcosim功能来简化FPGA信号处理板的调试过程。具体步骤包括：
1. **创建工作环境**：首先在电脑上创建一个新的工作目录（例如`C:\my_mathlab_simulink_test`），然后启动SystemGenerator for DSP，并将这个新目录设置为MATLAB的工作目录。接着，在Simulink Library Browser中新建一个模型窗口（如`my_model.mdl`）。
2. **搭建调试环境**：在新建的模型窗口中添加一个Xilinx Blockset的SystemGenerator模块。通过双击该模块，选择“Compilation/Hardware Co-Simulation/New Compilation Target”，进入SGBD Builder界面。在此界面中，根据实际硬件情况创建JTAG和硬件目标链接库，并设置相应的系统时钟和其他接口参数。
3. **硬件协仿真**：SystemGenerator for DSP通过提供一整套Simulink下的FPGA模型库来支持硬件协仿真功能。这意味着可以在MATLAB的Simulink环境中进行算法建模、自动生成代码以及硬件加速仿真。
4. **调试测试**：利用上述构建的环境，可以通过JTAG接口实现对FPGA信号处理板的调试。这种方式不仅可以简化调试流程，还能提供更加直观的调试结果。
#### 实验验证
该研究中使用的信号处理板是一块自制的PCIe Gen2X8板卡，搭载了一个Xilinx XCV6-475t2-1156 FPGA芯片，以及4GB SDRAM内存芯片、两片最大1GHz采样率的ADC芯片和两片最高1.2GHz采样率的DAC芯片。这些配置使得该板卡能够实现复杂的实时信号处理算法，在航空航天、通信及国防电子等领域具有广泛的应用前景。
通过对该板卡的调试测试，结果显示该调试方法能够有效地简化调试过程，使得调试变得更加简单和可视化。这种方法不仅适用于本研究中的特定板卡，还具有一定的通用性，可以推广到其他类似的FPGA信号处理板的调试工作中。
#### 结论
本研究提出的基于MATLAB Simulink模块的Hwcosim功能的FPGA信号处理板调试方法，解决了传统调试过程中存在的复杂性和不直观性问题。通过实验验证，证明了该方法的有效性和实用性。对于从事FPGA信号处理领域的工程师和技术人员来说，这一方法无疑提供了一种更为高效、直观的调试手段，有助于提高工作效率和产品质量。未来的研究还可以进一步探索该方法在更广泛的场景下的应用潜力。
