Программирование ПЛИС с Simulink Real-Time и машинами Speedgoat (SLRH)

День 1

• Обзор рабочего процесса
• Настройка компьютера для разработки и настройка целевой платформы
• Моделирование на десктопе
• Базовый рабочий процесс HDL
• Перевод переменных в фиксированную точку

День 2

• Интеграция внешнего кода – Black-Box
• Библиотека блоков ввода-вывода Speedgoat HDL Coder
• Реализация алгоритмов с подключением внешнего кода HDL
• Полунатурное моделирование с Simscape на ПЛИС
• Приложение A: Объект управления, смоделированный с помощью Simulink, на ПЛИС
• Приложение B: RCP с функциями ввода-вывода на настраиваемых ПЛИС
• Приложение C: HIL с функциями ввода-вывода на настраиваемых ПЛИС

Цель: Понять концепции RCP по сравнению с HIL. Понять варианты развертывания: процессор или ПЛИС.

• Сценарии тестирования в реальном времени;

• Уровни точности модели;

• Варианты развертывания на процессорах и ПЛИС.

Цель: Уметь настроить связь между целевой платформой и компьютером разработчика. Иметь возможность запускать готовые приложения на целевой платформе в режиме реального времени.

• Настройка компьютера разработчика и целевой платформы;

• Настройка целевой платформы для автономной работы;

• Запуск и остановка приложения;

• Просмотр сигналов;

• Изменение параметров во время выполнения.

Цель: Ознакомиться с учебным примером. Понимать различия в уровнях точности моделирования. Уметь преобразовывать имитационную модель на десктопе в развертываемую модель реального времени.

• Пример: управление сервоприводом;

• Различные уровни детализации модели;

• Моделирование со средними значениями напряжения;

• Моделирование с помощью ШИМ;

• От десктопа к моделированию в реальном времени.

Цель: Ознакомиться с HDL Workflow Advisor для программирования ПЛИС на платформе Speedgoat. Иметь возможность развернуть очень простую модель, которая использует только цифровой ввод-вывод и не нуждается в какой-либо специальной оптимизации для развертывания.

• Обзор рабочего процесса HDL;

• Подготовка моделей для генерации кода HDL;

• HDL Workflow Advisor (HDLWA);

• Настройка входов и выходов ПЛИС для Simulink Real-Time;

• Передискретизация.

Simulink Real-Time

Цель: Уметь преобразовывать модель Simulink, использующую типы данных с плавающей точкой, в модель с фиксированной точкой.

• Преобразование данных из формата с плавающей точкой в формат с фиксированной;

• Использование правил конвертации;

• Масштабирование и наследование с фиксированной точкой;

• Использование Fixed-Point Tool.

Цель: Уметь сконфигурировать модель Simulink для использования функций, которые уже доступны в виде кода HDL.

• Существующий внешний код HDL;

• Настройка модели для генерации кода;

• Подсистема для включения внешнего кода;

• Подсистема аналогового ввода;

• Генерация модели интерфейса;

• Развертывание и запуск приложения.

Simulink

Цель: Уметь настраивать модель Simulink для использования функций ввода-вывода, предоставляемых библиотекой блоков ввода-вывода Speedgoat HDL.

• Блоки библиотеки ПЛИС - ШИМ;

• Блоки библиотеки процессоров - ШИМ;

• Добавление библиотечных блоков;

• Доработка модели.

Simulink

Цель: Уметь сочетать алгоритм приложения и функциональность ввода-вывода на ПЛИС. Уметь понимать и устранять проблемы с синхронизацией, которые могут возникнуть при генерации кода HDL из моделей Simulink.

• Объединение модели black-box с моделью контроллера в числах с фиксированной точкой;

• HDLWA – универсальный рабочий процесс ASIC/FPGA;

• HDLWA – конвейеризация тактовой частоты;

• HDLWA – генерация ограничивающих условий (констрейнов);

• Объединение модели, использующей блоки ШИМ от Speedgoat, с моделью контроллера с фиксированной точкой.

Simulink

Цель: Уметь преобразовывать модели Simscape в модели, использующие только блоки Simulink, которые могут быть развернуты на ПЛИС.

• Обзор рабочего процесса Simscape HIL;

• HDL Workflow Advisor для Simscape;

• Проверка модели реализации;

• Подготовка модели для генерации кода HDL;

• Генерация кода HDL;

• Запуск приложения HIL.

Simscape

Приложение A: Объект управления, смоделированный с помощью Simulink, на ПЛИС (3 часа)

Цель: Уметь подготовить модель Simulink с непрерывными блоками для генерации кода HDL. Анализ и решение проблем с синхронизацией и работа с ограниченными пространственными ресурсами ПЛИС.

• Непрерывное моделирование;

• Дискретизация модели;

• Разделение моделей;

• Подготовка к генерации кода HDL;

• Оптимизация для генерации кода HDL;

• Общий рабочий процесс HDL;

• Отчет о генерации кода;

• Оптимизация площади и сроков;

• Модель валидации;

• Настройка входов и выходов ПЛИС для Simulink Real-Time.

Приложение B: RCP с функциями ввода-вывода на настраиваемых ПЛИС (2 часа)

Цель: Уметь использовать готовые файлы прошивки от Speedgoat для программирования функций ввода-вывода на настраиваемых платах ПЛИС для тестирования RCP (с алгоритмом контроллера на процессоре).

• Моделирование системы с ШИМ-сигналом;

• Моделирование с использованием среднего напряжения;

• Конфигурация для генерации кода и функциональности ПЛИС;

• Драйверы исполнительных механизмов и датчиков;

• Запуск приложения в режиме реального времени.

Приложение C: HIL с функциями ввода-вывода на настраиваемых ПЛИС (2 часа)

Цель: Иметь возможность использовать готовые файлы прошивки Speedgoat для программирования функций ввода-вывода на настраиваемых платах ПЛИС для тестирования HIL (с использованием модели объекта управления на процессоре).

• Разделение имитационной модели на объект управления и контроллер;

• Добавление драйверов;

• Модель для микроконтроллера TI.