Разработка беспроводных систем связи - Андрей Кисельников, Марат Усс, ЦИТМ Экспонента
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Разработка беспроводных систем связи
Андрей Кисельников,
Марат Усс,
ЦИТМ Экспонента
© 2016 The MathWorks, Inc.
1
План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
2
Современные тренды беспроводной связи
▪ 5G
▪ IoT
▪ Automotive V2X
▪ «Умный дом»
▪ «Умный город»
3
Новые сценарии сетевого взаимодействия
eMBB
V to X
mMTC URLLC
4
Трудности разработки систем связи
▪ Технические
– Моделирование среды распространения и целей, антенн, РЧ-тракта
– Гибридное формирование луча
– Многофункциональность, разнообразные сценарии и условия работы
▪ Управленческие
– «Мульти-доменная» экспертиза и взаимодействие внутри проекта
– Проблема повторного использование требований и наработок
– Соответствие «эволюционирующим» стандартам
5
Необходимость моделирования
▪ Стандарты и инфраструктура усложняются
▪ Стоимость тестирования и разработки растёт
▪ Верификация встраиваемых систем - боль
6
Модельно-ориентированное проектирование
Исполняемые модели: один «источник правды»
Исполняемые
спецификации
Тестирование:
• выявление ошибок на
Симуляция: Разработка Непрерывное
ранней стадии
• без реальных Модель тестирование
на модели и верификация
прототипов
• систематический
анализ «что если?»
Автоматическая
генерация кода
Автоматическая генерация кода: минимизация ошибок кодирования
7
Преимущества использования модели
▪ Использование модели в начале проекта:
– Помогает уточнить низкоуровненые требования
– Помогает обнаружить ошибки и тупиковые ветви на ранних
стадиях, а значит избежать лишней работы
▪ Использование модели на поздних стадиях проекта:
– Позволяет обосновать дополнения и изменения системы
– Важный компонент для валидации и верификации
производительности системы
8
Модельно-ориентированное проектирование
▪ Использование модели на ВСЕХ этапах разработки:
– В качестве ТЗ, для валидации требований
– В качестве стенда для разработки
– В качестве стенда для тестирования
– Для проверки прототипа и обоснования модернизации
▪ Модель используется внутри и вне организации
▪ Модель используется для реализации узлов
▪ Модель используется для верификации узлов
9
Зачем использовать MATLAB?
▪ Загрузка данных для анализа
▪ Разработка пользовательской математики
▪ Продвинутая визуализация
▪ Автоматизация анализа, измерений и отчётов
10Основа МОП - Simulink
▪ Описание модели в виде блок-схемы
▪ Мульти-доменная симуляция
▪ Непрерывное, дискретное и событийное время
▪ Интеграция кода MATLAB или стороннего кода
▪ Оптимален для генерации аппаратного кода
11Физический уровень
Communications Toolbox
Алгоритмы:
модуляция, фазирование, синхронизация
Сигналы:
OFDM, QAM, и т.д.
Передатчик
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Baseband
Digital
Front End АЦП МШУ Канал:
Приёмник
распространение,
шум
12MAC-уровень
Анимация в диаграмме Stateflow:
▪ Stateflow
– блок-схемы
– конечные
автоматы
▪ SimEvents
– дискретные
состояния
– теория
очередей
13Пример: multi-node WLAN (DCF non-QoS MAC)
Модель узла (Stateflow MAC): Визуализация MAC-уровня статуса WLAN :
145G Toolbox / LTE Toolbox / WLAN Toolbox
Алгоритмы:
модуляция, фазирование, синхронизация
Сигналы: 5G Toolbox
5G/LTE/WLAN, польз.
LTE Toolbox
WLAN Toolbox
Передатчик
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Digital
Baseband АЦП МШУ
Front End
Приёмник
Канал:
распространение,
шум
155G Toolbox / LTE Toolbox / WLAN Toolbox
End-to-end симуляция на физическом уровне
▪ Передатчик, модель канала, приёмник
▪ Выбор архитектур и алгоритмов
▪ Анализ битовой ошибки (BER) и пропускной способности
Генерация и анализ сигналов
▪ Генерация тестовых сигналов для каждого стандарта
▪ Анализ параметров принятых сигналов
Эталон – golden reference
▪ Спецификация алгоритма для реализации в «железе»
▪ Верификация на соответствие стандарту
16Особенности релиза R2019b
Возможности продуктов:
– 5G Toolbox: downlink и uplink
– LTE Toolbox: NB-IoT и LTE-M
– WLAN Toolbox: 802.11ax (WiFi 6)
– WLAN Toolbox: симуляция MAC-уровня
– Communications Toolbox: Bluetooth Library
– Communications Toolbox: Wireless
Waveform Generator App
17Модели РЧ-тракта и антенн
РЧ-тракт: Антенны:
нелинейность, шум MIMO, фазирование, излучение
Simulink
RF Toolbox/Blockset
Phased Array
Antenna Toolbox
Communications
Передатчик
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Digital
Baseband
Front End АЦП МШУ Канал:
Приёмник распространение,
шум
18Разработка моделей «РЧ + цифровая часть»
▪ Производительность всей системы с учётом неидеальностей
▪ Реалистичные модели РЧ-компонентов (УМ)
▪ Быстрая симуляция
▪ Алгоритмы предыскажения для линеаризации (DPD)
▪ Гибридный beamforming для massive MIMO
19Тестирование и верификация
беспроводных систем связи Communications
5G Toolbox
LTE Toolbox
WLAN Toolbox
Instrument Control
Тестовые сигналы Передатчик
с оборудования
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Digital
Baseband АЦП МШУ
Front End
Приёмник
Измерения: Канал:
EVM, BER, ACLR распространение,
шум
20Реализация беспроводных систем связи на
целевом оборудовании
Передатчик
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Simulink Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
HDL Coder
Digital
Baseband АЦП МШУ
Front End
LTE HDL Toolbox
Приёмник
HDL Verifier
Embedded Coder
Прототипирование:
SDR, FPGA, SoC
21Поддерживаемые SDR-платформы:
▪ RTL-SDR
▪ Analog Devices ADALM-PLUTO
▪ Ettus Research USRP
▪ Xilinx Zynq/FPGA-Based Radio
▪ Xilinx Zynq UltraScale+ RFSoC
22Полноценное моделирование системы связи
Алгоритмы: РЧ-тракт: Антенны:
модуляция, фазирование, синхронизация нелинейность, шум MIMO, фазирование, излучение
Сигналы:
5G/LTE/WLAN, польз.
Передатчик
Тестовые сигналы Baseband
Digital
ЦАП УМ
Front End
с оборудования
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Digital
Baseband АЦП МШУ
Front End
Приёмник Канал:
распространение,
шум
Измерения: Прототипирование:
EVM, BER, ACLR SDR, FPGA, SoC 23План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
24Цифровая обработка сигналов в MATLAB
▪ Signal Processing Toolbox
– наборы функций ЦОС
– интерактивные инструменты для анализа сигналов
и проектирования цифровых фильтров
– пост-обработка сигналов в MATLAB
▪ DSP System Toolbox
– системные объекты
– аппаратные оптимизации
– поддержка автоматической генерации кода
– разработка систем ЦОС в MATLAB и Simulink
25Signal Analyzer App
MATLAB
Signal
Processing
Toolbox
26Физический уровень
Communications Toolbox
Алгоритмы:
модуляция, фазирование, синхронизация
Сигналы:
OFDM, QAM, и т.д.
Передатчик
Digital
Baseband ЦАП УМ
Front End
Канал
Цифровой PHY РЧ-тракт Антенна
Baseband
Digital
Front End АЦП МШУ Канал:
Приёмник
распространение,
шум
27Communications Toolbox
Communications Toolbox расширяет возможности MATLAB и Simulink для
проектирования и симуляции физического уровня систем связи.
▪ Модуляция
▪ Кодирование
▪ Модели каналов связи
▪ RF искажения
▪ Синхронизация, эквалайзеры
28MAC-уровень
Анимация в диаграмме Stateflow:
▪ Stateflow
– блок-схемы
– конечные
автоматы
▪ SimEvents
– дискретные
состояния
– теория
очередей
29Конечные автоматы и блок-схемы
▪ Описывает реактивные системы с ▪ Описывает алгоритм или
режимами или состояниями процесс
▪ Состояния меняются в зависимости от
установленных условий и событий
30Что такое Stateflow?
▪ Моделирование и симуляция
логики принятия решений для
реактивных систем:
▪ диспетчерское управление
▪ планировка задач
▪ отработка отказов
▪ Разработка логики режимов
посредством конечных автоматов
и блок-схем
▪ Визуализация поведения логики
на анимированных диаграммах,
встроенный отладчик
31Ключевые особенности Stateflow
▪ Графический редактор для Диаграммы состояний
создания диаграмм состояний и
блок-схем
▪ Табличный редактор для создания
таблиц переходов и таблиц Блок-схемы
истинности
▪ Движок симуляции для событий,
логических и временных условий
▪ Импорт алгоритмов MATLAB и
Таблицы перехода состояний
Simulink
▪ Импорт стороннего C/C++ кода Таблицы истинности
▪ Анимация диаграмм и встроенный
отладчик
▪ Проверка статических и
динамических ошибок
32LTE Toolbox
▪ LTE и LTE-Advanced (с Rel-8 до Rel-14)
▪ Возможность моделировать
– uplink и downlink каналы
– FDD/TDD
– Передатчик и приёмные
▪ Почти 200 функций для моделирования физического
уровня
▪ ACLR/EVM измерения
33LTE HDL Toolbox:
▪ Библиотека IP-ядер в виде
оптимизированных блоков
Simulink LTE HDL ВАШ
Toolbox АЛГОРИТМ
▪ Генерация синтезируемого
VHDL/Verilog кода c HDL Coder® HDL Coder
▪ Развёртывание алгоритмов на
целевых платформах
34WLAN Toolbox
Стандарт Полоса (MHz) Режим MIMO Режим
802.11ax/ac/ad 20,40,80,160 До 8 потоков, VHT
/ah MU-MIMO Very High Throughput
802.11n 20,40 До 4 потоков HT
High Throughput
802.11g 20 N/A Non-HT
802.11a 5,10,20 N/A
802.11b 20 N/A
802.11p 5,10 N/A
802.11j 10 N/A
355G Toolbox
▪ Генерация сигналов
– 3GPP 5G NR Release 15
▪ Симуляция линк-уровня
– 5G NR Release 15
– Тест пропускной способности
▪ Uplink и downlink, сигналы 5G NR
– Каналы PDSCH, PDCCH, PBCH
– Сигналы PSS, SSS, DM-RS
▪ LDPC кодеки, полярные кодеки
36Новые возможности в «эпоху 5G»
LTE Toolbox
▪ NB-IoT эталонная модель для устройств низкой скорости передачи данных и низкого
электропотребления, объединяемых сотовым каналом LTE
▪ LTE-M эталонная модель для мобильных устройств средней скорости передачи
данных, объединяемых сотовым каналом LTE
Communications Toolbox
▪ Wireless Waveform Generator App: интерактивное создание и визуализация тестовых
беспроводных сигналов без необходимости программирования
WLAN Toolbox
▪ Поддержка IEEE 802.11ax: симуляция соединений и генерация сигналов,
соответствующих стандарту IEEE 802.11ax (вер. 2.0)
37Wireless waveform generator app
38Функционал NB-IoT: downlink сигналы синхронизации
▪ Функция lteNRS для генерации
узкополосных опорных сигналов
(NRS)
▪ Функции lteNPSS и
lteNPSSIndices для генерации
первичных узкополосных
сигналов синхронизации и
индексов
▪ Функции lteNSSS и
lteNSSSIndices для генерации
вторичных сигналов
синхронизации
39IEEE 802.11ax в Wireless Waveform Generator App
Генерация типов сигналов:
▪ Single User
▪ Extended-range single-user
▪ Multi-User
▪ Визуализация
распределения ресурсов
(RU)
40NB-IoT SC-FDMA UL демодуляция и оценка канала
▪ Поддержка демодуляции
NB-IoT UL SC-FDMA в
lteSCFDMADemodulate
▪ Поддержка оценки канала
NB-IoT UL в
lteULPerfectChannelEstimate
▪ Пример использования
новых функций в NPUSCH
BLER Example
41Пример объединения несущих в uplink
В том числе объединение несущих
для сигнала LTE uplink
▪ Генерация несущих, объединение и
демодуляция на стороне приёмника
▪ Две метрики: EVM, полосовые
излучения из-за фильтрации на
стороне приёмника
42Восстановление сигнала для стандарта 802.11ax
Детектирование пакета 802.11ax (HE) и
декодирование бит сообщения
▪ Детектирование и декодирование
пакетов HE-SU, HE-EXT-SU и HE-MU
стандарта 802.11ax
▪ Параметры передачи пакетов
выделены из соответствующего поля
сигнала
▪ Параметры передачи позволяют
выделять данные для каждого
пользователя
43Модель канала IEEE 802.11ay
Моделирование миллиметрового
канала стандарта 802.11ay
▪ Первая модель канала, основанная
на трёхмерном отслеживании лучей
▪ 3 различных сценария
▪ SU-SISO и SU-MIMO
▪ Поляризации
▪ Линейные, прямоугольные решётки
▪ Управление лучом в ручном и авто-
режиме
44Пример глубокого обучения для классификации
модуляции
• Фокус на
генерацию
данных
• Использует
Deep Learning
Toolbox
45Пример оценки потенциала канала наземной связи
46Симуляция PHY-уровня с РРВ
▪ PHY симуляция системного
уровня
– Распространение радиоволн
(Antenna Toolbox), вычисление
SINRs
– WLAN Toolbox отвечает за линки
– TGax методология оценки
Демо из WLAN Toolbox
47Модель планировщика для 5G/LTE MAC
▪ Планировка блоков ресурсов для
uplink и downlink каналов
– Между несколькими UEs
48Модели помех в разнородных сетях
▪ Влияние 5G на WLAN
– Поведенческая модель WLAN
– Сигналы 5G в качестве помех
▪ BLE соседство с помехами
WLAN, в том числе PHY
– Поведенческая модель BLE
– WLAN PHY в качестве помех
R2019b: Поведенческая модель основной сети + PHY сигналы помех
Позже: поведенческие модели обеих сетей (сосуществование высокой точности)
49План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
50Расширения Simulink для физического
моделирования
Инструменты для моделирования
электрических цепей и СВЧ
компонентов:
▪ Simscape Electrical
▪ RF Blockset
51Что требуется от ВЧ-симулятора?
▪ Быстрая симуляция
▪ Достаточная точность модели
▪ Моделирование на высоком уровне абстракции
▪ Интеграция с алгоритмами управления и цифровой обработки сигналов
РЧ сигналы Крайне малый шаг Длительное время
симуляции симуляции
~10 пс
~5 ГГц
52RF Blocket - компромисс между скоростью и точностью
Полоса сигнала
Спектр
Equivalent Baseband
Скорость симуляции
(RF Blockset)
Несущая частота
Спектр
Circuit Envelope
(RF Blockset)
DC Несущая 1 Несущая 2 частота
True Pass-Band
Спектр
(Simscape)
частота
Точность моделирования
53Модели трансиверов Analog Devices
Проверенная модель сверхширокополосного (200 МГц) трансивера AD9371 (300 МГц – 6 ГГц)
54Antenna Toolbox
▪ Анализ антенн и антенных решёток
▪ Интеграция с алгоритмами ЦОС
▪ Распространение радиоволн
▪ Электромагнитный решатель
>> myantenna = dipole;
>> myURA = phased.URA;
>> myURA.Element = myantenna;
55Antenna Designer App
56СПЕЦИФИКАЦИЯ
AMS-системы:
Top-Down разработка и верификация
СИСТЕМНЫЙ УРОВЕНЬ
Цифра Аналог
▪ Быстрая разработка на высоких
ТЕСТЫ И ВЕРИФИКАЦИЯ
Система
VHDL, Simulink Verilog-A уровнях абстракции
Verilog SPICE
▪ Меньше ошибок за счёт полноценного
моделирования и симуляции
TAPEOUT ▪ Простое внедрение, связь со
сторонним ПО
FOUNDRY
ПРОТОТИП
▪ Непрерывная верификация
Тестирование ▪ Интегрированная разработка
57Mixed-Signal Blockset
▪ Библиотеки Simulink для разработки PLL и АЦП
– Открытые архитектурные модели для top-down разработки
– Строительные блоки, в том числе неидеальности
– Измерительные блоки и тестбенчи для верификации
Линейный анализ
разомкнутой и замкнутой
цепи
Тестбенчи для измерения
Анализ фазового шума
Строительные блоки, в
том числе неидеальности
Открытые архитектурные
модели
58Signal Integrity и SerDes?
Signal Integrity = анализ SerDes = создание адаптивных
аналоговых эффектов проводных алгоритмов эквализации / компенсации
соединений (аналоговых и цифровых)
1 1 1
0 0 0
TX (идеальный) сигнал RX сигнал
Частота Интеграция Сложность
59SerDes Toolbox
60План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
61План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
62ОПИСАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
ADALM-PLUTO
АЦП/ЦАП:12битAD9363
ПЛИС: Xilinx® Zynq Z-7010 FPG
Подключение по USB 2.0
Полоса обзора: 0,5...20 МГц
63WLAN
64Передающая часть
65Передающая часть
66Airplane tracking
67Early verification / Rapid Prototyping
Радиосигнал
Разработка и верификация
RTL-SDR
алгоритма / системы связи
68Zynq SDR
Передатчик Приемник
69План семинара
▪ Концепция модельно-ориентированного проектирования 10:00
▪ Создание моделей систем связи в MATLAB/Simulink 10:30
▪ Проектирование аналоговых и смешанных цепей 11:30
▪ ПЕРЕРЫВ 12:00
▪ Программно-определяемое радио (SDR) 12:30
▪ Реализация алгоритмов на целевых платформах 13:00
▪ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 14:00
70Проблемы классического подхода к разработке
Разработка и
Проект Спецификация верификация
системы/алгоритма
аппаратуры
80%
Основная 70%
причина 60%
ошибок на 50%
целевой 40%
30%
платформе*: 20%
10%
0%
* Исследование 2016 Ошибка Изменение Неполная или Ошибка блока, Ошибка
года от Mentor Graphics / проектирования спецификации некорректная используемого приобретённого
Wilson Research, фокус спецификация повторно блока или тестбенча
на разработку
FPGA/ASIC % проектов с указанным типом ошибки, возможны множественные ответы
71«Сдвиг верификации влево» Clive Maxfield and Kuhoo Goyal
“EDA: Where Electronics Begins”
Где ошибки вносятся и… обнаруживаются
55%
60%
60%
50%
40%
«сдвиг влево»
22%
15%
30% 21%
8%
20% 12% Обнаруживаются
7%
10%
Вносятся
0%
Спецификация Проект Реализация Тестирование
Упор на моделирование и симуляцию Традиционная
верификация
72Этапы разработки систем на ПЛИС в МОП
Требования (*.doc, DOORS)
ВЕРИФИКАЦИЯ
Эталоны алгоритмов в MATLAB
Поведенческая модель в Simulink
Модель реализации в Simulink
Исполняемый код (VHDL, Verilog)
Интеграция на платформе
73Fixed-Point Designer и Fixed-Point Tool
• Новый упрощённый
интерфейс
• Анализ
динамического
диапазона в режиме
симуляции или
расчёта
• Гистограммы
значений каждой
величины, контроль
переполнений и
потери точности
• Сравнение
результатов
74Lookup Table Optimizer
• Аппроксимация функции
MATLAB блоком LUT
• Аппроксимация подсистемы
Simulink блоком LUT
• Оптимизация
существующего блока LUT
75Готовые примеры моделей для ЦОС
▪ Оптимизированные КИХ-фильтры
(выбор архитектуры)
▪ Адаптивные фильтры
▪ Оптимизированный
высокоскоростной модуль БПФ
▪ Прямой синтез частоты (NCO)
▪ Кодеки, высокоскоростной
channelizer
▪ LTE HDL Toolbox
765G: проблема MIMO
Massive MIMO and Beamforming: The Signal Processing Behind the 5G Buzzwords, by Claire Masterson
77Real Burst QR Матричное уравнение AX=B
Входы A и B
Выходы R и C=Q'B
RX = C
Первый шаг к решению наименьших
квадратов для применений 5G
78Complex Burst QR Матричное уравнение AX=B
Входы A и B
Выходы R и C=Q'B
RX = C
Первый шаг к решению наименьших
квадратов для применений 5G
79Решение матричного уравнения (A\B)
систолическим массивом 4x4 Уравнение AX=B
Входы A и B
Выход X = A\B
Применяли: Saab Electronic в РЛС
80Технологии генерации исполняемого кода
• Автоматическая генерация
Embedded оптимизированного C и C++ кода
для встраиваемых процессоров и
Coder микропроцессоров массового
производства
• Автоматическая генерация
синтезируемого Verilog или VHDL кода
HDL Coder из подмножества функций MATLAB,
моделей Simulink и диаграмм
Stateflow
81Автоматическая генерация кода с HDL Coder
• Автоматическая генерация
синтезируемого Verilog или VHDL
кода из подмножества функций
MATLAB, моделей Simulink и
диаграмм Stateflow
• Оптимизации кода – совместное
HDL Coder использование ресурсов,
автоматическая конвейеризация,
таргетирование аппаратных
ресурсов ПЛИС
Verilog / VHDL
82Аппаратные оптимизации HDL
▪ Эффективное размещение алгоритма на кристалле
▪ Утилизация BlockRAM и DSP Slice
▪ Выбор аппаратной Xilinx DSP48E
реализации
арифметических
операций
▪ Нахождение
баланса между
скоростью и
площадью за счёт
конвейеризации и
сериализации
83Разделение проекта на СнК
▪ Системы-на-кристалле,
такие как Xilinx Zynq и Intel
(Altera) SoC, содержат на
одном чипе процессорную
систему и ПЛИС, которые
связанны между собой
интерфейсом AXI4
▪ HDL Coder и Embedded
Coder позволяют
Процессор ПЛИС генерировать код для обоих
C-код AXI4 HDL-код вычислителей из одной
Software Hardware модели
84Симуляция архитектуры с SoC Blockset
• Симуляция алгоритмов и
аппаратно-программной
архитектуры
➢ Память
➢ Внутр./внешн. соединения
➢ I/O
GPIO
➢ Планировка задач
FPGA Memory Processor
ADC
• Реализация на
Interconnect DAC
поддерживаемых платформах
TCP/IP PWM
CAN TCP/IP
• Профилировка
производительности в режиме
external mode 85Реализация на платформах Xilinx SoC и FPGA
▪ Инструменты
– Vivado Design Suite 2018.2
▪ Платы
– FPGA: Artix-7 35T Arty, Kintex-7 KC705
– Zynq 7000: ZC706, ZedBoard
– Zynq UltraScale+: ZCU102
▪ I/O модули
– HDMI Tx/Rx
– AD9361 Rx/Tx
– ADAU17612 codec
86Реализация на платформах Altera SoC и FPGA
▪ Инструменты
– Intel Quartus Prime Standard Edition 18.0
– Intel SoC FPGA Embedded Development
Suite (EDS) 18.0
▪ Платы
– Arria 10 SoC Development Kit
– Cyclone V SoC Development Kit
▪ I/O модули
– нет
87Разработка модема на ПЛИС
Компания:
Задача:
Разработка высокоскоростного модема на ПЛИС для
радиорелейной системы связи
Решение:
Использование модельно-ориентированного подхода на основе
среды Simulink для всех этапов разработки от создания протокола
до генерации кода IP-блоков на языке описания аппаратуры Verilog
Результаты:
Успешное выполнение проекта и завершение разработки в четырехмесячный срок, что было бы
невозможно при применении традиционной методологии
88Совместный проект с КБ Радар
Задачи:
1. Разработка системной модели радиолокационного
распознавания для БПЛА
2. Разработка С и HDL кода под Zynq-7000
3. Разработка пакета поддержки аппаратуры
(драйвера устройств)
Результаты:
1. Системная модель позволила проработать различные архитектуры и выбрать
архитектуру с меньшем количеством компонентов под заданные требования
(амплитудный детектор реализован в цифровом виде)
2. Отладка алгоритмов на модели с последующим однозначным переносом на
аппаратуру
3. Разработка драйверов под периферию Zynq-7000
89Подсистема РЭБ - КБ Радар
Результаты:
1. Построена системная
модель, содержащая
алгоритмы ПЛИС и ARM,
отлажена их взаимная
работа на модели.
2. Смоделирован и
реализован в HDL алгоритм
сортировки с
оптимальностью O(n) –
линейная сложность.
3. Получен HDL код с
требуемой
производительностью.
4. Прототип разработан за 3
месяца.
90Совместный проект с КБ Луч
Задача: разработка системы видеосвязи для ЛА на базе стандарта IEEE 802.11 для
Концерна ВЕГА
Результаты:
1. Функциональность
• OFDM модуляция
• Ширина канала – 5-40 МГц
• MIMO 2
• LDPC кодек
2. Время разработки – 4 месяца
3. Целевая платформа - ПЛИС
Zynq-7035
91ЦИТМ Экспонента предоставляет:
▪ Ознакомительные версии MATLAB / Simulink
▪ Специализированные тренинги по MATLAB / Simulink
▪ Консультации инженеров по различным направлениям
▪ Помощь по внедрению и организации командной работы
▪ Выполнение инженерных работ «под ключ»
92Контакты
Центр Инженерных Технологий info@exponenta.ru
и Моделирования
tech@exponenta.ru
Москва, 2-й Южнопортовый проезд, +7 (495) 009 65 85 info@exponenta.ru matlab.ru
д. 31, стр. 4 tech@exponenta.ru exponenta.ru
93Вы также можете почитать
