b. Bộ lọc FIR 16-Tap sử dụng FPGA
4.1System Generator
Trong những năm gần đây, FPGA trở thành thành phần chủ yếu trong thực hiện các hệ thống xử lý tín hiệu số tốc độ cao. Tuy vậy, việc sử dụng FPGA cho các DSP cũng chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố: Đầu tiên là thiếu các chuẩn thiết kế phần cứng, các kỹ s DSP thờng quen thuộc với ngôn ngữ lập trình C hoặc hợp ngữ mà không gần gũi với thiết kế số sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) nh VHDL hay Verilog. Hơn nữa, mặc dù VHDL đa lại nhiều sự trừu tợng hoá mức cao và ngôn ngữ để mô phỏng, nhng th viện con của nó là quá hạn chế cho thiết kế hệ thống. Về cơ bản là thiếu các công cụ và hớng xây dựng mức cao để thiết kế DSP trong FPGA, chính vì vậy Công ty Xilinx đa ra phần mềm System Generator để mô hình và thiết kế hệ thống DSP ở môi trờng luồng dữ liệu hình ảnh, cung cấp sự trừu tợng hoá chức năng mạng mẽ, và các công cụ tự động ánh xạ mô hình hệ thống tới sự thực hiện phần cứng.
System Generator hoạt động nh một tập các khối bổ sung cho Mathwork’s Simulink. Simulink là công cụ thiết kế sơ đồ khối cho Matlab để cho phép thiết kế đồ hoạ và mô phỏng. Các mô hình đợc xây dựng theo giao diện ngời sử dụng đồ hoạ bằng cách kéo các khối khác nhau vào trong không gian làm việc và kết nối chúng.
System Generator chính là phần mềm cần thiết để tạo sự tiếp xúc giữa kỹ s DSP và nhà thiết kế FPGA. System Generator cho phép mô hình hoá mức cao và thực hiện hệ thống DSP trên các họ FPGA Xilinx nh: Virtex, Virtex-II, Virtex-II Pro, Spartan.
System Generator cho phép đa thuật toán DSP và Xilinx FPGA một cách nhanh chóng và dễ dàng. System Generator mở rộng khả năng của môi trờng mô phỏng mức cao Simulink với các mô hình bit-true và cycle-true của mạch FPGA. System Generator có thể truy xuất tới các đặc trng của fabric FPGA nh : thanh ghi dịch SRL16E, bộ nhớ khối và bộ nhớ phân phát, các bộ nhân nhúng.
System Generator cung cấp ba dạng dữ liệu số học đợc sử dụng nhiều nhất trong DSP: Số dấu phẩy động, số dấu phẩy tĩnh có dấu và không có dấu. System Generator còn cung cấp cơ chế chuyển thuật toán dấu phẩy động tới phần cứng nhng không hỗ trợ chúng để mô phỏng và mô hình hoá.
Với thiết lập cấp chính xác bất kỳ, số dấu phẩy tĩnh có đặc tính toán học tốt, với một vài cải tiến gần với cách thể hiện dấu phẩy động. Các phép tính trên số dấu phẩy động đợc làm tròn ở kết quả, và do đó, các đặc trng đại số mong muốn nh tính kết hợp và phân phối bị huỷ. Tuy vậy cả hai chúng đều có thể đạt đợc với số học cấp chính xác bất kỳ với số dấu phẩy tĩnh.
Th viện Simulink của System Generator chứa 2 th viện: Xilinx Blocksets và Xilinx Refenrence Blocksets. Trong đó, th viện “Xilinx
Blocksets” chứa các khối chức năng đơn giản nh: thanh ghi, khối giữ chậm,
các hàm toán học đơn giản, ROM..v.v.., th viện “Xilinx Reference Blocksets” chứa các khối chuẩn, các khối này tơng đối phức tạp và có thể sử dụng với một mục đích xác định nào đó, và có thể thực hiện một bài toán trọn vẹn nh : các bộ lọc FIR, các bộ tính FFT v.v Các khối này đ… a ra các sự trừu tợng số học, logic, bộ nhớ và xử lý tín hiệu phù hợp cho thực hiện các hệ thống DSP trong FPGA. Bổ sung vào th viện này, System Generator cung cấp sự thực hiện từng hàm, và phần mềm tạo mã để dịch các hệ thống con mà đã kết hợp các khối System Generator vào mô tả phần cứng của mô hình.
System Generator có 2 loại khối:
Khối bit-accurate: Tạo ra giá trị trong Simulink phù hợp với giá trị chúng tạo đợc ra trong phần cứng.
Khối cycle-accurate: Tạo ra giá trị trong Simulink tơng ứng tại các thời điểm tơng ứng.