一种实时位真仿真开发系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及超大规模集成电路技术领域。特别是一种实时位真仿真开发系统及其方法。仿真验证开发步骤如下：１，确定设计硬件模块的算法和实际运行指标；２，调用算法仿真库，实现算法的功能仿真；３，由软件系统生成硬件仿真所需的激励信号；４，根据软件系统的指令，控制硬件系统进入实时运算状态；５，数据流产生模块产生实时数据流信号；信号处理模块，信号捕获模块协同工作，并由信号捕获模块将运算结果返回到软件系统；６，软件系统根据硬件运算结果进行信号后处理和分析。系统和方法主要面向高性能雷达、声纳、军用软件无线电的实时信号处理，用于ＲＴＳＰ硬件装置和ＲＴＳＰ芯片的仿真验证从而为相关领域设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超大规模集成电路(VLSI)、电子系统级(ESL)的实时数字信号处理设计
特别是。
技术介绍
通常而言，应用于高端雷达、声纳、软件无线电(SDR)、数字图象处理等领域的RTSP硬件装置与工业控制、消费电子领域的通用信号处理装置相比，具有以下显著不同动态范围指标高，数据位格式变化较大既有标准的定点，浮点，也有其它非标准的定点和块浮点格式；运算指标高，通常需要硬件处理装置能对数据流进行实时处理；数据吞吐率指标高，通常需要很大的位宽实现其较高的动态范围；实时运算导致输入输出的实时数据量大，从而要求硬件装置能提供大带宽的实时数据传输能力。作为RTSP核心部件的RTSP芯片，必须同时具有以上3方面的特点。RTSP硬件装置和高性能RTSP芯片的仿真验证一直是RTS研发人员所面临的重大工程技术挑战。 目前可实现RTSP硬件装置以及RTSP芯片的方案评估和快速开发的主要手段包括利用系统级信号仿真软件Matlab、SPW、SystemView、Cocentric等工具进行系统算法级仿真；利用高性能信号处理板卡构建实际系统完成方案评估和快速开发；利用全硬件仿真器如Verisity(现被Cadence公司收购)的高速硬件仿真加速器Xtreme-I。 仿真软件的优点在于算法仿真方便，功能强大，但缺乏相对应的硬件协同验证能力，实际硬件装置设计中存在的数据位格式变化在仿真软件中也缺乏灵活的支持；用高性能板卡可以构建较为完善的模拟、数字信号处理链路的硬件装置，实现快速系统级开发，但对高性能DSP处理器的仿真验证能力不强。用全硬件仿真器的优点是仿真速度快，精度较高，但缺点在于与算法级的协同验证接口不灵活，缺乏系统级协同验证的能力。具有高指标的全硬件仿真器、高性能信号处理板卡、信号处理软件价格都十分昂贵。
技术实现思路
本专利技术主要目的是为高性能RTSP硬件装置和RTSP芯片的仿真验证提供一个开发系统及方法，利用该系统和设计方法，可以用较低的价格成本实现高性能RTSP硬件装置和RTSP芯片设计开发进行方案评估和快速开发。 本专利技术针对雷达、声纳、SDR的高性能信号处理硬件装置算法复杂、格式多变、数据传输吞吐率高、运算密集带来仿真验证复杂的特点，设计了一个由软件模块和硬件装置构成的软硬件协同仿真验证系统和基于该系统的仿真验证流程方法。 软件模块提供流程化的软件架构，流程化的接口界面为使用者提供了直观而简洁的工作方式。提供与硬件装置精度一致的具有位真模式的常规信号、雷达信号等多种激励信号源；行为级和硬件级多层次协同仿真的系统架构可使软件模块可进行多层次的算法仿真。信号处理库和仿真模型都可设置仿真数据的数据格式，从而完成对实际硬件运算精度的精确模拟仿真。 硬件装置由实时信号数据流产生装置，RTSP运算装置，实时信号数据流捕获装置构成。三种硬件装置通过总线连接器实现。根据实时数据流的指标要求，实时信号数据流产生装置、实时信号数据流捕获装置的高速缓冲电路可重构为不同的电路结构，在实时数据流小于4096点条件下，利用双端口RAM构成缓冲器；在实时数据流大于4096点情况下，则利用双端口RAM或DDRSDRAM构成2048Mb容量大小的缓冲器。从而可产生高并行度、大带宽、大容量的实时数据流，达到与RTSP运算所需的数据传输带宽相一致的要求。 同时，实时信号数据流捕获装置可将运算结果实时捕获并通过高速PCI接口传送回软件装置以供软件系统进行分析及后处理。可配置的PCI接口逻辑实现硬件系统与软件系统的数据通信，将硬件装置所得到的运算结果传输回软件模块，方便系统进行协同验证。 本专利技术主要面向VLSI及雷达、声纳、SDR的高性能RTSP领域，军用软件无线电(SDR)的实时信号处理，能够用于RTSP硬件装置和RTSP芯片的仿真验证从而为相关领域设计人员提供更好的方案评估和快速开发的手段和方法。 在性能、通用性、扩展能力、成本等多方面的优势，使其具有很好的科研、工程、经济实用价值。 技术方案一种实时位真开发系统，其特征在于开发系统由软件模块和硬件装置构成，硬件装置包括数字IO板激励信号生成装置、PCI总线接口驱动装置、运算处理板、数字IO板运算结果捕获装置、PCI总线接口驱动装置，运算处理板分别与数字IO板激励信号生成装置和数字IO板运算结果捕获装置互联，软件模块包括算法仿真和信号后处理装置、硬件激励信号生成装置、硬件运算结果捕获装置，算法仿真和信号后处理装置分别连接于硬件激励信号生成装置和硬件运算结果捕获装置，完成基于位仿真模型的精确仿真，并生成硬件装置运行所需的激励信号，硬件装置在软件模块的控制下，完成信号处理算法的实时仿真验证。 所述的实时位真开发系统，软件模块流程化的软件架构提供了简洁的工作模式，信号库的特征是基于位真的工作模式，信号库提供与硬件装置相一致的精确位工作模式，并提供常规信号、雷达信号等多种激励信号源，算法库的特征是能提供行为抽象级和硬件级的映射模式，软件的信号后处理结构特点是能以行为级仿真、硬件映射级仿真、实际硬件运算结果的协同仿真验证3种模式进行协同工作。 所述的实时位真开发系统，硬件装置可重构和模块化的硬件架构。硬件装置由实时信号数据流产生装置，高速DSP运算装置，实时信号数据流捕获装置构成，三种硬件装置的互联通过总线连接器实现，硬件装置根据仿真验证及成本需要具有可重构的硬件特点。 所述的实时位真开发系统，硬件装置的可重构特点是指实时信号数据流产生装置和实时数据流捕获装置，具有根据实时数据流的大小，配置成为不同缓冲器容量的高速缓冲器结构，在实时数据流小于4096点条件下，利用双端口RAM构成缓冲器；在实时数据流大于4096点情况下，则利用双端口RAM或DDRSDRAM构成2048Mb容量大小的缓冲器。 所述的实时位真开发系统，系统具有软硬件协同仿真验证的特点，即软件模块实现基于位真模型的算法仿真，硬件装置实现算法的实际硬件运行，并通过PCI接口实现将硬件运行数据回传至软件模块做后分析处理。附图说明图1开发系统总体架构图。 图2开发系统的软件模块架构图。 图3算法级仿真示意图。 图4硬件装置的结构组成图。 图5高速数据缓冲电路结构图。 图6乒乓结构的高速采集缓冲电路图。 图7本专利技术的方法步骤流程图。具体实施方式本专利技术基于图1的系统框架和运行模式以及针对高性能RTSP仿真验证困难的特点而特殊设计的软硬件系统结构很好的解决了算法精确仿真、实际硬件的高速运算处理、软硬件协同仿真验证等方面的技术难题，提供了一种实用而高效的软硬件协同仿真验证工程解决方案。 图2是开发系统的软件模块架构，软件模块提供一种简洁实用的流程化工作模式。模块的菜单条结构为自顶向下的模式，(模式设置->运行设置->测试激励->算法仿真->仿真绘图->协同验证->硬件调试->性能对比->性能评估->运行终止)，对应着实际的软件模块工作流程，实现系统的流程化操作控制。运行设置、算法仿真、仿真绘图实现对具体算法的行为级的仿真，位真硬件映射级仿真。 图3是算法级仿真示意图，系统的算法仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时位真开发系统，其特征在于：开发系统由软件模块和硬件装置构成，硬件装置包括：数字ＩＯ板激励信号生成装置、ＰＣＩ总线接口驱动装置、运算处理板、数字ＩＯ板运算结果捕获装置、ＰＣＩ总线接口驱动装置，运算处理板分别与数字ＩＯ板激励信号生成装置和数字ＩＯ板运算结果捕获装置互联，软件模块包括：算法仿真和信号后处理装置、硬件激励信号生成装置、硬件运算结果捕获装置，算法仿真和信号后处理装置分别连接于硬件激励信号生成装置和硬件运算结果捕获装置，完成基于位仿真模型的精确仿真，并生成 硬件装置运行所需的激励信号，硬件装置在软件模块的控制下，完成信号处理算法的实时仿真验证。

【技术特征摘要】
1，一种实时位真开发系统，其特征在于开发系统由软件模块和硬件装置构成，硬件装置包括数字IO板激励信号生成装置、PCI总线接口驱动装置、运算处理板、数字IO板运算结果捕获装置、PCI总线接口驱动装置，运算处理板分别与数字IO板激励信号生成装置和数字IO板运算结果捕获装置互联，软件模块包括算法仿真和信号后处理装置、硬件激励信号生成装置、硬件运算结果捕获装置，算法仿真和信号后处理装置分别连接于硬件激励信号生成装置和硬件运算结果捕获装置，完成基于位仿真模型的精确仿真，并生成硬件装置运行所需的激励信号，硬件装置在软件模块的控制下，完成信号处理算法的实时仿真验证。2，根据权利要求1所述的实时位真开发系统，其特征在于软件模块流程化的软件架构提供了简洁的工作模式，信号库的特征是基于位真的工作模式，信号库提供与硬件装置相一致的精确位工作模式，并提供常规信号、雷达信号等多种激励信号源，算法库的特征是能提供行为抽象级和硬件级的映射模式，软件的信号后处理结构特点是能以行为级仿真、硬件映射级仿真、实际硬件运算结果的协同仿真验证3种模式进行协同工作。3，根据权利要求1所述的实时位真开发系统，其特征在于硬件装置可重构和模块化的硬件架构。硬件装置由实时信号数据流产生装置，高速DSP运算装置，实时信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴斌，周玉梅，黑勇，王小琴，乔树山，周璇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]