自动代码生成
自动代码生成System Generator能够自动地将设计编译为低级的HDL描述,且编译方式多样,取决于System Generator标志中的设置。为了生成HDL代码,还需要生成一些辅助下载的文件工程文件、约束文件等,和用于验证的测试代码(HDL testbench)。
1.编译并仿真System Generator模块
前面已经提到要对一个System Generator的设计进行仿真或者将其转化成硬件,则设计中必须包含一个System Generator生成标志。也可以将多个生成标志分布于不同的层中(一层一个),在层状结构中,处于别的层下的称为从模块,不属于从模块的则为主模块。但是特定的参数(如系统时钟频率)只能在主模块中设置。
对于任一添加的模块,都可以在System Generator模块中指定其代码生成方式和仿真处理形式,要编译整个系统,在顶层模块中利用System Generator模块生成代码即可。
不同编译类型的设定将会产生不同的输出文件,可选的编译类型包括两个网表文件类型(HDL网表和NGC网表)、比特流文件类型、EDK导出工具类型以及时序分析类型等4类。
• HDL网表类型是最常用的网表结构,其相应的输出结果包括HDL代码文件、EDIF文件和一些用于简化下载过程的辅助文件。设计结果可以直接被综合工具(如XST等)综合,也可以反馈到Xilinx物理设计工具(如ngdbuild、map、par和bitgen等)来产生配置FPGA的比特流文件。编译产生的文件类型如ISE中是一致的。NGC网表类型的编译结果和HDL网表类似,只是用NGC文件代替了HDL代码文件。
• 比特流文件类型的编译结果是直接能够配置FPGA的二进制比特流文件,并能直接在FPGA硬件平台上直接运行的。如果安装了硬件协仿真平台,可以通过选择“Hardware Co-simulation > XtremeDSP Development Kit > PCI and USB”,生成适合XtremeDSP开发板的二进制比特流文件。
• EDK导出工具类型的编译结果是可以生成直接导入Xilinx嵌入式开发工具(EDK)的工程文件以及不同类型的硬件协仿真文件。
• 时序分析类型的编译结果是该设计的时序分析报告。
2.编译约束文件
在编译一个设计时,System Generator会根据用户的配置产生相应的约束文件,通知下载配置工具如何处理设计输入,不仅可以完成更高质量的实现,还能够节省时间。
约束文件可控的指标包括:
• 系统时钟的周期;
• 系统工作速度,和系统时钟有关、设计的各个模块必须运行的速度;
• 管脚分配;
• 各个外部管脚以及内部端口的工作速度。
约束文件的格式取决于System Generator模块的综合工具:对于XST,其文件为XCF格式;对于Synplify/Synplify Pro,则使用NCF文件格式。
系统时钟在System Generator标志中设定,编译时将其写入约束文件,在实现时将其作为头等目标。在实际设计中,常常包含速度不同的多条路径,其中速度最高的采用系统时钟约束,其余路径的驱动时钟只能通过系统时钟的整数倍分频得到。当把设计转成硬件实现时,“Gateway In”和“Gateway Out”模块就变成了输入、输出端口,其管脚分配和接口数据速率必须在其参数对话框中设定,编译时会将其写入I/O时序约束文件中。
3.HDL测试代码
通常System Generator设计的比特宽度和工作频率都是确定的,因此Simulink仿真结果也要在硬件上精确匹配,需要将HDL仿真结果和Simulink仿真结果进行比较,才能确认HDL代码的正确性。特别当其包含黑盒子模块时,这样的验证显得格外重要。System Generator提供了自动生成测试代码的功能,并能给出HDL代码仿真正确与否的指示。
假设设计的名字是<design>,双击顶层模块的System Generator标志,将Compilation选项设为HDL Netlist,选中Create Testbench选项,然后点击Generate选项,不仅可以生成常用的设计文件,还有下面的测试文件:
• <design>_tb.vhd/.v文件,包含完整的HDL测试代码;
• Various.dat文件,包含了测试代码仿真时的测试激励向量和期望向量;
• 脚本Scripts vcom.do和vsim.do文件,用于在Modelsim中完成测试代码的编译和仿真,并将其结果和自动编译产生的HDL测试向量进行比较。
Various.dat文件是System Generator将通过“Gataway In/Out”模块的数据保存下来而形成的,其中经过输入模块的数据是测试激励,而通过输出模块的数据就是期望结果。测试代码只是简单的封装器,将测试激励送进生成的HDL代码,然后对输出结果和期望结果完成比较,给出正确指示。
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