从数学算法到硬件实现

无线通信设计通常从使用MATLAB函数进行算法开发和测试开始。MATLAB代码通常操作浮点数据矩阵，非常适合开发数学算法、操作大型数据集和可视化数据。

硬件工程师通常从算法团队收到数学规范，然后为硬件重新实现算法。硬件设计要求在时钟速度和总体吞吐量方面权衡资源使用。通常这种折衷意味着对流数据进行操作，并使用一些逻辑来控制数据的存储和流。硬件工程师通常使用硬件描述语言(hdl)，如VHDL和Verilog，它们提供基于周期的建模和并行性。

为了弥补数学算法和硬件实现之间的差距，使用MATLAB算法模型作为硬件实现的起点。对设计进行增量更改，使其适合硬件，并向Simulink的方向发展^®模型，您可以使用HDL Coder™自动生成HDL代码。

这个图展示了从MATLAB中的数学算法到Simulink中的硬件兼容实现，再到生成的VHDL代码的设计过程。

虽然MATLAB和Simulink都支持HDL代码的自动生成，但您必须考虑到硬件需求来构造您的设计，而Simulink更适合硬件的基于周期的建模。它可以用控制信号表示并行数据路径和流数据，以管理数据流的时序。为了帮助定点类型选择，它清晰地可视化了设计中的数据类型传播。它还允许简单的数学操作流水线，以提高硬件中的最大时钟频率。

当您创建硬件就绪的设计时，使用MATLAB算法作为“黄金参考”来验证设计的每个版本仍然满足数学要求。如图所示的工作流使用MATLAB和Simulink作为算法和硬件设计团队之间的协作和通信工具。

例如，针对LTE、5G、WLAN和卫星通信无线标准进行设计时，可以使用“LTE工具箱”、“5G工具箱”、“WLAN工具箱”和卫星通信工具箱函数在MATLAB中创建黄金参考。然后过渡到Simulink，并通过使用无线HDL工具箱和DSP HDL工具箱™支持HDL代码生成的库块创建一个硬件兼容的实现。通过将数据从MATLAB导入到Simulink模型，并将模型的输出返回到MATLAB，以根据“黄金参考”验证它，您可以重用MATLAB中的测试和数据生成基础设施。

HDL-Optimized块

来自Wireless HDL Toolbox的库块实现编码器、解码器、调制器、解调器和序列生成器，用于LTE、5G、WLAN、卫星通信或自定义的基于ofdm的无线通信系统。这些块使用硬件的标准流数据接口。这个接口使得将算法的部分连接在一起很容易，包括管理数据流和标记帧边界的控制信号。这些模块支持使用HDL Coder自动生成HDL代码。您也可以使用来自DSP HDL Toolbox的支持HDL代码生成的块。

这些块提供了适合硬件的架构，以优化资源使用，例如包括加法器和乘法器流水线，以很好地适应FPGA DSP片。它们还支持自动和可配置的定点数据类型。使用预定义的块还允许您尝试不同的参数配置，而不更改其余的设计。

有关支持HDL代码生成的块列表，请参见无线HDL工具箱块列表(HDL代码生成)(无线HDL工具箱)而且DSP HDL工具箱块列表(HDL代码生成)(DSP HDL工具箱)．

参考应用

“无线HDL工具箱”提供了参考应用程序，其中包含LTE、5G NR、卫星、WLAN和自定义的基于ofdm的通信物理层的大部分硬件就绪的实现。这些参考应用程序中的子系统也在硬件板上进行了测试。这些设计是验证的“黄金参考”功能提供的LTE工具箱，5G工具箱，WLAN工具箱，或卫星通信工具箱．它们被设计成模块化、可伸缩和可扩展的，因此您可以插入额外的物理通道。

这些参考应用程序可以原样使用，将包信息传递到您独特的应用程序，并使用HDL Coder生成可合成的VHDL或Verilog。它们还作为示例说明在FPGA或ASIC硬件上实现通信算法的推荐实践。

在FPGA上生成HDL代码和原型

无线HDL工具箱提供了支持HDL代码生成的块。要从使用这些块的设计中生成HDL代码，您必须拥有HDL Coder许可证。HDL Coder产生与设备无关的代码，其信号名称与Simulink模型相对应。HDL Coder还提供了一个工具来驱动FPGA合成和瞄准过程，并使您能够生成脚本和测试工作台，用于第三方HDL模拟器。

要协助在原型板上设置和瞄准可编程逻辑，并在硬件上验证您的无线通信系统设计，请下载所需的硬件支持包Xilinx通信工具箱™支持包^®Zynq^®的电台或SoC Blockset™Xilinx设备支持包．