Introduction to Matlab HDL Coder and Demo with Logarithm 2

1. BÁO CÁO ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ MẠCH VỚI HDL
Tên đề tài: Tìm hiểu HDL Coder trong MATLAB và
Thực thi bằng chương trình tính logarithm 2 (log2)
Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN THANH SANG
Sinh viên thực hiện: TRẦN ĐẠI DƯƠNG - 11520537
1

2. TỔNG QUAN
Giới thiệu về MATLAB HDL Coder
Phát sinh HDL code từ các giải thuật MATLAB
Giải thuật tính logarithm 2 (log2)
Demo
2

3. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB HDL CODER
HDL Coder là một công cụ trong MATLAB và Simulink
MATLAB HDL Coder hướng giải thuật
Simulink HDL Coder hướng mô hình
Phát sinh HDL code có thể “tổng hợp được” cho FPGA và
ASIC
Verilog/ VHDL
Xilinx/ Altera
3

4. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB HDL CODER(tt)
Độc lập phần cứng
Phát sinh HDL code tự động
Mô phỏng thiết kế
MATLAB testbench/ HDL testbench được phát sinh ra
Tối ưu và ràng buộc thiết kế: tài nguyên, critical-paths,…
Sử dụng các công cụ tổng hợp, mô phỏng của hãng thứ 3
4

5. GIỚI THIỆU VỀ MATLAB HDL CODER(tt)
Hướng tới việc tạo mẫu thử nhằm kiểm chứng thiết kế chứ
không phải hướng tới việc thiết kế trên FPGA
Nguồn tham khảo cho các nhà thiết kế phần cứng
5

6. TỔNG QUAN
Giới thiệu về MATLAB HDL Coder
Phát sinh HDL code từ các giải thuật MATLAB
Giải thuật tính logarithm 2 (log2)
Demo
6

7. PHÁT SINH HDL CODE TỪ CÁC GIẢI
THUẬT MATLAB
7
Thuật giải MATLAB
Chuyển đổi
Floating-point sang
Fixed-point
Phát sinh HDL code Đồng mô phỏng
Tổng hợp phần cứng Kiểm chứng trên FPGA
 Sử dụng MATLAB để thiết kế
thuật giải, mô phỏng, gỡ rối, kiểm
tra, và tối ưu thiết kế
 Tự động tạo ra HDL code, kiểm
chứng HDL code bằng testbench
được phát sinh ra
 Thực thi và kiểm chứng trên
FPGA

8. PHÁT SINH HDL CODE TỪ CÁC GIẢI
THUẬT MATLAB (tt)
8
HDL Workflow Advisor
 Fixed-Point Conversion
 HDL Code Generation
 HDL Verification
 HDL Synthesis and
Analysic

9. CHUYỂN ĐỔI TỪ FLOATING-POINT SANG
FIXED-POINT
Các thiết kế fixed-point có ưu điểm:
Sử dụng ít tài nguyên
Tiêu thụ công suất thấp
Hiệu năng cao
Các thiết kế floating-point không thể phát sinh HDL code
“tổng hợp được”
9

10. CHUYỂN ĐỔI TỪ FLOATING-POINT SANG
FIXED-POINT
Độ chính xác và tốc độ thực hiện phụ thuộc vào chiều dài
word
Tự động đề xuất chiều dài word hoặc thông qua phân tích tĩnh
Tự động sử dụng bit tạm
Kiểm chứng fixed-point được phát sinh ra so với floating-point
10

11. PHÁT SINH HDL CODE
Phát sinh từ fixed-point MATLAB code
Hỗ trợ Verilog và VHDL
Phát sinh các báo cáo
Tùy chọn tối ưu cho mục đích diện tích và tốc độ
11

12. KIỂM CHỨNG HDL CODE
Phát sinh HDL testbench từ MATLAB testbench
Tương tác với HDL Verifier nhằm đồng mô phỏng
Yêu cầu MATLAB HDL Verifier
12

13. PHÂN TÍCH VÀ TỔNG HỢP THIẾT KẾ
Yêu cầu các công cụ tổng hợp từ các hang thứ 3
Altera Quartus II
Xilinx ISE
Online testing
Hỗ trợ hạn chế một số phần cứng
13

14. GIẢI THUẬT TÍNH LOGARITHM 2
Phương trình tổng quát: y = log2(x)
0 ≤ x
HDL Coder không hỗ trợ log, hay exp,…
Xây dựng giải thuật tính logarithm 2
A Fast Binary Logarithm Algorithm (Clay S. Turner)
14

15. TỔNG QUAN
Giới thiệu về MATLAB HDL Coder
Phát sinh HDL code từ các giải thuật MATLAB
Phát sinh HDL code tự động
Chuyển đổi từ Floating-point sang Fixed-point
Giải thuật tính logarithm 2 (log2)
Demo
15

16. DEMO
Hướng dẫn “từng bước” phát sinh HDL code cho Mạch cộng
Giải thuật tính logarithm 2
16

17. CẢM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ LẮNG NGHE
17