matlab和modelsim联合仿真(一)

1、基于VerilogHDL语言的FPGA设计课程作业学院：电子工程学院专业班级：集电 11级3班姓名：朱潮勇学号: 05116079作业题目：Matlab和modelsim联合仿真（一）完成日期：2013年11月20日一、设计要求2二、规范说明2三、顶层设计结构图 2四、模块详细设计31功能说明32端口定义33设计激励代码34 matlab 代码55仿真结果6五、结论和问题： 8六、补充： 错误！未定义书签。一、设计要求虽然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

2、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佥证的时候借助 Matlab会大大加快算法验证的速度。关于matlab与modelsim联合仿真有两种，一是以matlab或者modelsim分别产生数据，保存为文本的形式在给modelsim或matlab来调用。这是一种间接的联合仿真的方式。二是用matlab的link for modelsim的功能，将两者联合。后者的联合仿真功能更加强大。此次实验将进行第一种联合仿真。分为两个例子。第一个例子说明如何用Matlab产生的数据用作 Modelsim仿真。第二个例子说明如何用 modelsim产生数

3、据用作 matlab进行分 析。、规范说明1. Matlab 产生数据用作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，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2. Matlab 对Modelsim仿真生成的数据进行分析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

4、个文件的数据读出来，就可以在Matlab中进行分析了。三、顶层设计结构图Si n.txt正弦波形MatlabModelsim matdata2mod直线波形Data out.txtModelsim moddata2mat . Matlab四、模块详细设计1功能说明第一个例子用 Matlab产生的正弦波数据 sin .txt用作Modelsim的matdata2mod模块仿真。第二个例子用 modelsim的moddata2mat模块产生直线数据 data_out.txt 用作matlab进行 分析。2端口定义信号名称信号类型详细说明clk 1 位输入时钟，10MHz 50%占空比。rst 1

5、位输入同步复位，咼有效。data_mem 8bit X 256输入存储器data_out 8 位输出数据在时钟clk上降沿变化。i8位双向数据在时钟clk上升沿变化。w_file32 位输出文件的句柄3 verilog设计激励代码代码一：matlab产生正弦波数据用作 modelsim调用module matdata2mod;reg 7:0 data_mem0:255; / 定义一个 8bit X 256 的数组reg clk;reg rst;reg 7:0 data_out,i;in itialbegin$readmemh("si n. txt",data_mem); /

6、 将 sin .txt中的数据读入存储器 data_memendalways (posedge elk)beginif(rst)begindata_out <= 8'dO;i <= 8'dO;endelsebegindata_out <= (128+data_memi); /将存储器中的数据输出 i <= i + 8'd1;endendin itial$monitor($time, "data_out = %d",data_out);in itialbeginrst = 1;#100 rst = 0;endin itialbe

7、ginclk = 0;forever#10 clk = clk;endEn dmodule代码二：产生 0 255的数组module moddata2mat;in teger w_file;reg 7:0 i;reg 7:0 data_out;in itialw_file = $fope n("data_out.txt");always (i)begin$fdisplay(w_file,"%h",data_out);if(i = 8'd255)/ 共写入 256 个数据$stop;end in itialbegini=0;data_out = 1

8、28;forever #100begini = i+1;data_out = data_out + 1;endend en dmodule4 matlab 代码一：用matlab产生正弦波数据N = 256;n = 1:256;x = fix(128 + (2A7 - 1) * sin( 2*pi* n/N); fid = fope n( 'si n. txt','wt');fprin tf(fid,'%xn',x);fclose(fid);二：调用modelsim产生的数据，并画图显示fid = fope n('data_out.txt

9、',丫')；for i = 1 : 256;这句话的意思是从fid所指的文件以16进制方式读出一num(i) = fscan f(fid, '%x', 1);% 个数据。endfclose(fid);plot (nu m);5仿真结果用matlab产生正弦波数据sin .txt 如图5 Editor - D：latlabTlvflrkfprintf_ttxtFile Edi t Text Cell Tcls Deug 氐 sktop TfiHelp37e438e639e?40e94ieb42ec43ee44fO45fl45f24Tf448f5在modelsim下

10、调用matlab产生的正弦波数据 sin .txt 如图占&一±也整址算*-蒐”即！ “订U1 L11L1LD1H>：OX>* .Uixku2n«4>d创曲弟Oj算Q囊致幽| EL" I一一在 modelsim 下产生直线数据 data out.txt 如图data_out -记事本文件(F) 扁辑(E)惜式(0重看(V) 軽助(H)01234 5 67 8 9 a b c d efol234568 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8- 9 9 9 9 _9 9 9在matlab下调用 modelsim产生的直线数

11、据 data_out.txt 如图五、结论和问题:通过本次实验掌握了matlab和modelsim联合仿真(一)。也就是两者分别产生数据文件给另一方调用。这样可以很好的利用matlab强大的数字信号处理能力和图形显示功能。同时也体现了 modelsim的底层硬件电路六、补充通过Verilog将数据写入文件有多种方法，上面用的是$fdisplay这个系统函数，当然还有$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。$fmon itor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in itial $fmo ni tor(w_file,"%h",data_out);这样可以将整个仿真过程产生的data_out数据都写入文件中。$fwrite这个命令和$fdisplay 基本相同，也是需要触发条件才会写入，不同的是每写入一个数据不会自动添加换行符。例如可以通过以下语句：always (posedge clk)begin$f