利用MATLAB增强MAX+PLUS II的仿真功能

kinidrily

利用MATLAB增强MAX+PLUS II的仿真功能

　　随着数字技术的飞速发展，电子工程师在设计中越来越多地采用FPGA来实现复杂的数字功能，不仅仅是简单的时序逻辑，更多的是诸如数字滤波器、信号处理算法的实现等。这样我们就必须要对FPGA设计进行全面的性能分析，而不仅仅是时序的验证，这就对FPGA设计软件的仿真功能提出了更高的要求。而现有的一些流行的FPGA设计工具并不能满足这一要求。

　　MAX+PLUS II是ALTERA公司为自己的系列EPLD、FPGA提供的功能强大的设计及仿真软件。在该软件中，提供了从多种方法输入、编译一直到仿真的一系列配套功能，对于那些不是很复杂的时序逻辑设计来说，可以在一个软件内方便地完成所有的设计及仿真工作。而对于那些复杂的设计则显得力不从心了。

　　举一个例子：对一个基于FPGA设计的雷达信号处理机，我们关心其在给定发现概率和虚警率的前提下的最小可检测信噪比，或者在某一给定信噪比条件下其 Pd、Pf是否能满足要求。虽然在设计之前肯定已经做了诸如可行性分析、性能分析等一系列的工作，但是由于数字实现必须考虑的一些问题，如字长效应、算法简化等，有可能使具体实现的性能比之理论分析有所下降，这个下降到底有多大?另外，采用的信号处理算法还有哪些没有发现的缺陷?对设计者来说，能够完全在软件环境中通过仿真来解决这些问题远比在不成熟的硬件环境中反复地调试、修改来的有效率，且有更大的弹性，更容易进行。

　　然而，当我们想通过MAX+POUSII软件自带的仿真工具对复杂设计的性能作一个评估时，就会碰到许多困难。一般来说简单仿真的步骤如图1所示。其中，手工设置仿真输入节点值只适用于输入信号比较简单的情况，而对于复杂的输入信号就无能为力了。如上述雷达信号处理机的输入信号，应该是许多个周期的雷达同步信号、雷达回波信号加上取决于接收信道的带限噪声构成的(后两者应有给定的信噪比关系)。这类输入信号不仅必须经严格计算得到，而且数量巨大，很难由手工输入。

　　另外，一般我们对仿真结果的分析也仅限于直接观察，只能对相对较简单的结果作出判断。而雷达信号处理机则必须做蒙特卡洛实验(海量实验)来统计其性能(如统计给定信噪比下的Pd、Pf)，或对处理结果进行各种分析(如时频分析)来判断处理器是否最佳等。这样，对仿真结果的分析也不能简单地判断，必须经专门的数学计算才能给出结论。

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