matlab工具生成可編程FIR濾波器的HDL代碼

01概述

本文通過matlab自帶的工具箱生成一個可編程FIR濾波器的硬件HDL代碼，可生成VHDL或者Verilog HDL兩種類型的代碼。

 

02 具體操作步驟

新建一個matlab的腳本，鍵入下面兩行代碼，這裏是直接調用matlab已經定義好的“dspprogfirhdl”模型，然後在simulink工具中打開該系統模型。

modelname = 'dspprogfirhdl';open_system(modelname)

 

運行上面兩行代碼後，會打開simulink並出現下圖：

上圖就是"dspprogfirhdl"模型的結構圖， 圖中Host Behavioral Model 是用來產生可編程FIR濾波器的係數（低通或者高通濾波器係數），Programmable FIR via Registers 是我們要生成的可編程濾波器模塊，FIR Behavioral  是一個行爲級的參考模塊，它用來和可編程濾波器模塊做結果的比對。

 

雙擊上圖中的 Programmable FIR via Registers 模塊或者運行如下腳本中：

 

systemname = [modelname '/Programmable FIR via Registers'];open_system(systemname);

會出現下圖，這是programmable FIR via Registers模塊的內部結構：

上圖中coeffs_registers 是一個FIR 濾波器的係數寄存器，當'write_enable' 信號拉高寫FIR的係數；當 'write_done' 拉高，也就是寫完成時， shadow registers 纔會更新一次FIR的濾波器係數，該模型生成的HDL代碼默認是全並行的結構實現，可根據需要改爲串行流水結構。

  

開始執行仿真，以及查看仿真波形，執行如下代碼；

​​​​​​​

sim(modelname);open_system([modelname '/Scope']);

 

會生成如下的仿真結果：

上圖中，filter_input是輸入的信號，ref_out和dut output是參考模型和dut的輸出結果，error是二者的結果比對情況。

 

也可以使用simulink工具中的 Logic Analyzer邏輯分析儀查看波形，點擊本文第一張圖中的wifi符號，如下圖：

 

最後會在 Logic Analyzer中生成如下的波形圖：

 

將filter濾波器輸入信號和輸出信號用模擬形式展開，如下圖：

 

03生成HDL代碼

下面通過兩種方式生成HDL代碼

• 方式一（腳本）：

腳本中鍵入如下代碼，生成HDL的dut代碼（默認生成.vhd的代碼）：​​​​​​​

workingdir = tempname;makehdl(systemname,'TargetDirectory',workingdir);

 

matlab命令行窗口中出現如下圖，表示成功FIR濾波器的DUT代碼：

 

腳本中鍵入如下代碼，生成HDL的tb代碼：

makehdltb(systemname,'TargetDirectory',workingdir);

 

matlab命令行窗口中出現如下圖，表示成功FIR濾波器的TB代碼：

 

• 方式二（界面）：

在下圖中雙擊箭頭所示部分，會出現configration配置界面（生成.v格式的代碼）：

 

出現下圖，按照如下圖操作1，2，3，然後點擊下方generate。

 

 

matlab的命令行出現下圖，表示成功生成FIR濾波器的DUT代碼：

 

在configuration中選取testbench然後點擊生成testbench即可。

matlab的命令行出現下圖，表示成功生成FIR濾波器的TB代碼：

 

04

modelsim工具仿真

經過matlab工具生成可編程的FIR濾波器HDL代碼後，在工作目錄中會有如下的文件（包括：仿真用的數據.dat文件，dut和tb文件,run.do腳本）：

 

使用modelsim仿真後的結果如下：

 

05 

總結

 

參考資料：

https://ww2.mathworks.cn/help/dsp/examples/generate-hdl-code-for-programmable-fir-filter.html

Filter Design HDL Coder™User's Guide

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