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【转】 matlab 与 modelsim 联合仿真2011-03-04 12:18转载自分享最终编辑zyncarrie虽然 Modelsim 的功能非常强大，仿真的波形可以以多种形式进行显示，但是当涉及到数字信号处理的 算法的仿真验证的时候，则显得有点不足。而进行数字信号处理是Matlab的强项，不但有大量的关于数字 信号处理的函数,而且图形显示功能也很强大，所以在做数字信号处理算法的FPGA验证的时候借助Matlab 会大大加快算法验证的速度。关于Matlab和Modelsim联合仿真，我从网上看到两种方法，一种是通过Link for Modelsim建立Matlab 和Modelsim的联合仿真接口；另一种就是通过文件读写的方式实现Matlab和Modelsim的联合仿真。我没 有仔细研究过第一种方法，我大概看了一下，感觉过程比较复杂，不过功能肯定也很强大，网上有一篇关 于 Link for Modelsim 的文章 target=_blank,有兴 趣的朋友可以去看一看。关于第二种方法，只是通过几个文件读写函数就可以实现了，而且基本可以满足 当前仿真的要求，所以这里主要讨论一下我所使用的这种方法，希望能够抛砖引玉吧，因为我也只能算个 初学者而已。在FPGA进行算法验证的时候，经常需要输入仿真数据，这些数据可以用FPGA产生，但是如果数据产 生过程很复杂的话，需要耗费很大的精力，并且产生的数据的准确性也不能保证。例如，如果要验证一个 通信接收机的相关算法，那么我们就需要先产生发送数据，也就是说得先做一个发射机，如果这个过程也 由FPGA实现的话，也是一个很复杂的过程。这时候我们就可以借助Matlab，利用Matlab内部自带的各种 函数，产生需要的信号，再经过定点化，就作为FPGA接收模块的输入信号了。这样做无疑会节约很多时 间和精力。下面用一个简单的例子说明如何用Matlab产生的数据用作Modelsim仿真。首先利用matlab产生一个周期256点8bit的正弦波数据，然后以16进制形式写入sin.txt文件x = fix(128 + (2人7 - 1) * sin(2*pi*n/N);fid = fopen(sin.txt,wt);fprintf(fid,%xn,x);然后将产生的 sin.txt 文件复制到 Modelsim 的工程下，在 Verilog 文件中先定义一个 8bit X 256 数组，然 后通过$readmemh命令，将文件中的数据读入，相关的Verilog代码如下：reg 7:0 data_mem0:255; /定义一个 8bit X 256 的数组initialbegin$readmemh(sin.txt,data_mem); /将 sin.txt 中的数据读入存储器 data_memend关于$readmemh的用法可以参见Verilog的参考书，这里就不详细说了。后面就可以用data_mem作为你的测试数据了。例如可以通过以下代码，将data_mem的数据送给data_out：always (posedge clk)beginif(rst)begindata_out = 8d0;i = 8d0;endelsebegindata_out = data_memi; /将存储器中的数据输出i = i + 8d1;end end这样利用 data_out 就可以输出一个正弦波波形，下图是 Molesim 仿真产生的正弦波波形：Matlab 对 Modelsim 仿真生成数据的处理也是通过文件读写实现的。即通过 Verilog 语句，将仿真过程 中的某个信号写入文件，然后在Matlab中在把这个文件的数据读出来，就可以在Matlab中进行分析了。以下的Verilog语句实现将信号data_out的数据写入data_out.txt文件integer w_file;initial w_file = $fopen(data_out.txt);always (i)begin$fdisplay(w_file,%h,data_out);if(i = 8d255)/共写入256个数据$stop;end然后就可以编一小段Matlab的程序将data_out.txt中的数据读取进行分析了。下面一段Matlab的程序是 将数据读取，并通过图形显示出数据的波形。fid = fopen(data_out.txt,r);num(i) = fscanf(fid, %x, 1);%这句话的意思是从fid所指的文件以16进制方式读出一个数据。第一：保证读取的数据格式和文件中保存的数据格式是相同的，例如这里文件中保存的格式是十六进制， 所以读取的时候也应该以十六进制的形式读出。第二：要保证文件中数据的个数和设定的读取的数目(这里是 256)保持一致。例如，要将生成文件 data_out.txt 中多余的换行符去掉(一般最后会多出一行)，否则 Matlab 会将空的行也当做一个数据，从而当然，有了 Matlab这个强大的工具，也就可以很方便的看信号的频谱等信息了。另外在说一点，就是关于通过Verilog将数据写入文件有多种方法，上面用的是$彳山$卩巨丫这个系统函数, 当然还有$fmonitor和$fwrite等几个命令，下面简单说一下这几个命令的不同。$fdisplay这个命令需要有触发条件，才会把数据写入文件，例如，上例的触发条件就是always(i),当i变化的时候 才写入。每写入一次数据会自动增加一个换行符。$fmonitor这个命令不需要触发条件，只要有变化就可以将数据写入文件。例如可以通过以下语句：initial $fmonitor(w_file,%h,data_out);这样可以将整个仿真过程产生的data_out数据都写入文件中。$fwrite这个命令和$fdisplay基本相同，也是需要触发条件才会写入，不同的是每写入一个数据不会自动添加换行 符。例如可以通过以下语句：always (posedge clk)begin$fwrite(w_file,%hn,data_out);end关于这几个命令的详细介绍，大家可以参考Verilog的相关数据。简单总结一下上面用到的几个函数：关于 Matlab 的函数有:fopen,关于 Modelsim 的函数有：$fopen, $fclose, $readmemh,$readmemb, $fmonitor, $fdisplay， $fwrite。上面就是我关于Matlab和Modesim进行联合仿真的一些心得，如果大家还有其他更好的方法，希望不 吝赐教啊！
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