DSP Builder Advanced Block Set: Verwendung von Primitives

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung in DSP Builder Advanced Block Set
2. Grundlagen des DSP Builder Tools für Intel FPGAs
3. Aufbau eines Simulink-Teilsystems mit Primitives Library
4. ALU-Faltung für Subsysteme mit Primitives
5. DSP Builder Advanced Block Set Kategorien
   • Designkonfigurationsblock
   • Schnittstellenblöcke
   • IP-Blöcke
   • Primitive Blöcke
   • Dienstprogrammblöcke
6. Primitive Basic Blocks
   • Mathematische Operationen
   • Trigonometrische Funktionen
   • Verzögerungen und Speicher
7. Primitive Configuration Library
   • Begrenzungsgrenzblock
   • informationsblock
   • Kanal-In / Kanal-Out Blöcke
   • ALU-Faltblock
8. Primitive Design Elements
   • FFT Designelemente
   • Konfigurierbare Blöcke
9. Erstellen eines Primitive Subsystems
   • Kanal-In / Kanal-Out Blöcke
   • Syntheseinfo-Block
10. ALU-Faltung für effiziente Implementierung
    • Vorteile der ALU-Faltung
    • Beschränkungen und Tipps für die Verwendung
    • Einstellungen des ALU-Faltblocks
    • Simulation von ALU-Faltung
11. Verwendung des Bereit-Signals für Flusssteuerung
12. Verwendung des Startpacket-Signals für mehrkanalige Designs
13. Zusammenfassung und zusätzliche Ressourcen

🛠 DSP Builder Advanced Block Set mit Primitives

Willkommen beim DSP Builder Advanced Block Set mit Primitives Online-Training. In diesem Training werden wir die Funktionen der Blockbibliothek des DSP Builder Advanced Block Set Primitives erläutern, um einen benutzerdefinierten Datenpfad aufzubauen. Dieses Training ist Teil einer Serie von Trainings zum DSP Builder Tool und setzt Grundkenntnisse des DSP Builder für Intel FPGAs voraus oder die Teilnahme am vorherigen Online-Training DSP Builder Advanced Block Set, Einstieg.

Einführung in DSP Builder Advanced Block Set

DSP Builder für Intel FPGAs ist ein High-Level-Tool, das die mathematische Modellierung in Simulink ermöglicht und FPGA RTL-Hardware generiert. Der DSP Builder enthält eine Sammlung von geräteoptimierten Simulink-Blöcken, mit denen Sie das benötigte DSP-Modell erstellen und verifizieren können. Auf Knopfdruck generiert der DSP Builder eine RTL-Implementierung des Modells, die problemlos in die Intel Quartus-Software integriert und zu einem FPGA-Bitstream kompiliert werden kann.

Der DSP Builder ermöglicht eine hochgradige Exploration von Leistung und Ressourcen durch Simulink und bietet sowohl die Verifizierung durch Simulink als auch automatisierte Modellsimulationen. Er enthält eine Sammlung von geräteoptimierten DSP-Bausteinen, die als Advanced Block Set bezeichnet werden. Diese Bausteine sind in fünf Kategorien unterteilt.

Aufbau eines Simulink-Teilsystems mit Primitives Library

Ein DSP Builder Simulink-Design besteht aus einer hierarchischen Struktur. Der Spitzenblock repräsentiert das zu synthetisierende System und seine Teilstrukturen. Die Teilsysteme sind entweder Primitive Subsysteme oder nicht-primitive Subsysteme, die IPS und Primitive Subsysteme enthalten können. Das Primitive Subsystem enthält Blöcke aus der Primitives Library, während nicht-primitive Subsysteme auch IPS enthalten können.

Ein Primitive Subsystem wird durch Kanal-In- und Kanal-Out-Blöcke gekennzeichnet, die den Bereich des Subsystems markieren. Alle Signale, die durch die gleichen Kanal-In- und Kanal-Out-Blöcke verlaufen, sind garantiert synchron und werden korrekt ausgetauscht. Das Primitive Subsystem enthält auch einen Syntheseinfo-Block, der den Modus und die Latenz des Subsystems festlegt.

ALU-Faltung für Primitive Subsysteme

Die ALU-Faltung ist eine Funktion des DSP Builder Advanced Block Set, mit der die gleiche Hardware an verschiedenen Stellen im Datenpfad verwendet wird. Die Faltung ermöglicht eine effiziente Nutzung von Hardware-Ressourcen für Systeme mit niedriger Durchsatzrate, da diese Systeme viele Taktzyklen zwischen Datenmustern haben. Mit der ALU-Faltung können Sie Ihren Entwurf erstellen und Hardware generieren, die Ressourcen wiederverwendet, um eine effiziente Implementierung zu ermöglichen.

Die Faltungsfaktor wird als Taktfrequenz durch Datenrate definiert, dh die Anzahl der Taktzyklen, die für die Verarbeitung eines bestimmten Datenmusters zur Verfügung stehen. Die ALU-Faltung ist für Faltungsfaktoren größer als 500 mit einer maximalen Latenz von 255 verfügbar.

DSP Builder Advanced Block Set Kategorien

Die Blöcke des DSP Builder Advanced Block Set sind in fünf Kategorien unterteilt: Designkonfigurationsblöcke, Schnittstellenblöcke, IP-Blöcke, Primitive Blöcke und Dienstprogrammblöcke. Jede Kategorie enthält spezifische Blöcke für unterschiedliche Zwecke.

1. Designkonfigurationsblöcke

   • Kontrollieren die Leistung und das Zielsystem
   • Generieren die Datei des Simulink-Modells

2. Schnittstellenblöcke

   • Erstellen benutzerdefinierter Memory-Mapped- oder Streaming-Schnittstellen für das DSP-Modell

3. IP-Blöcke

   • Implementieren vollständige IP-Funktionen, z. B. Filter und FFTs

4. Primitive Blöcke

   • Bieten grundlegende mathematische und logische Funktionen, wie z. B. Addition, Subtraktion und Verzögerungen

5. Dienstprogrammblöcke

   • Enthalten verschiedene Funktionen wie Kanalizeure und Analyzer

Primitive Basic Blocks

Die Primitive Basic Blocks stellen grundlegende Funktionen für die benutzerdefinierte Logik im DSP Builder bereit. Sie umfassen mathematische Operationen, trigonometrische Funktionen, Verzögerungen, Speicher und vieles mehr.

• Mathematische Operationen
• Trigonometrische Funktionen
• Verzögerungen und Speicher

Primitive Configuration Library

Die Primitive Configuration Library enthält Blöcke, die die Grenzen des Primitive Subsystems markieren und festlegen, wie das Subsystem synthetisiert werden soll. Sie umfasst den Boundary Delimiter, den Syntheseinfo-Block und die Kanal-In- oder Kanal-Out-Blöcke.

Der Syntheseinfo-Block ist für jedes Primitive Subsystem erforderlich und kennzeichnet das Top-Level des Subsystems. Signalverzögerungen werden automatisch über den Datenpfad verteilt, um die erforderliche Taktfrequenz zu erfüllen. Sie können auch eine Latenzbeschränkung festlegen, um die Verzögerung des Subsystems zu steuern.

Erstellen eines Primitive Subsystems

Um ein Primitive Subsystem zu erstellen, müssen Sie Kanal-In- und Kanal-Out-Blöcke verwenden, um den Bereich des Subsystems zu markieren. Der Syntheseinfo-Block gibt an, wie das Subsystem synthetisiert wird und steuert die Pipelinierung und Latenz. Das Primitive Subsystem kann nur Primitive Blocks enthalten und ist immer begrenzt durch Kanal-In oder GP-In-Blöcke am Eingang und Kanal-Out oder GP-Out-Blöcke am Ausgang.

Ein Primitive Subsystem funktioniert auf Verhaltensebene und hat keine feste Latenz. Die Latenz und Pipelinierung werden vom DSP Builder während der Generierung festgelegt und auf dem Kanal-Out-Block angezeigt. Das Primitive Subsystem kann komplexe Daten automatisch verarbeiten und unterstützt komplexe Operationen.

ALU-Faltung für effiziente Implementierung

Die ALU-Faltung ist ein Feature des Primitive Subsystems, das die effiziente Verwendung von Ressourcen ermöglicht. Es ist besonders nützlich für große Designs mit homogenen Strukturen, da wiederholte Operationen effektiv gemeinsame Ressourcen nutzen können.

Vorteile der ALU-Faltung:

• Effiziente Nutzung von Hardware-Ressourcen
• Ideal für große Designs mit homogenen Strukturen
• Automatische Unterstützung für Vektoren und komplexe Daten
• Dynamische Zuordnung von FPGA-Strukturen basierend auf der verfügbaren Hardware

Beschränkungen und Tipps für die Verwendung der ALU-Faltung:

• Wiederholte Verwendung von Operatoren für maximale Effizienz
• Vermeiden von niedrigstufigen Bitmanipulationen
• Vorsicht bei der Verwendung von Blöcken mit Zustandsänderungen
• Berücksichtigung von Latenz- und Registeroptionen

Einstellungen des ALU-Faltblocks:

• Festlegen der Abtastfrequenz und Anzahl der Kanäle
• Einstellen der maximalen Latenz und der Registerausgabeoption
• Auswahl des Simulationsmodus: Taktfrequenz oder Datenrate

Simulation von ALU-Faltung:

• Verwendung des Datenratenmodus für schnellere Simulationen
• Verwendung des Taktfrequenzmodus für genaue Hardwaremodellierung
• Verwendung des Bereit-Signals für Flusssteuerung

Verwendung des Bereit-Signals für Flusssteuerung

Das Bereit-Signal ist ein Ausgangssignal, das anzeigt, wann Eingangsdaten in Ihr Design eingegeben werden können. Es ermöglicht die Flusssteuerung und ist nützlich, um Staus in der Datenverarbeitung zu vermeiden. Das Bereit-Signal geht hoch, wenn die interne Architektur des DSP Builder-Systems im Leerlauf ist und auf neue Daten wartet.

Um das Bereit-Signal zu verwenden, fügen Sie den Bereit-Block aus der Primitives Library hinzu und verbinden Sie ihn mit dem Kanal-Out-Block, um ihn von der vorherigen Komponente zu verwenden. Das Bereit-Signal kann verwendet werden, um den Datenfluss im System zu steuern und sicherzustellen, dass Daten nur dann eingegeben werden, wenn das System bereit dafür ist.

Verwendung des Startpacket-Signals für mehrkanalige Designs

Das Startpacket-Signal ist ein zusätzliches Signal auf den Kanal-In- und Kanal-Out-Blöcken, das den Beginn einer Datenpakets kennzeichnet. Es ist erforderlich, um den Anfang eines Datenpakets in mehrkanaligen Designs anzuzeigen. Das Startpacket-Signal wird verwendet, um den ersten Taktzyklus eines Pakets von Daten für verschiedene Kanäle zu markieren.

Das Startpacket-Signal ist wichtig, um die korrekte Verarbeitung der Datenpakete zu gewährleisten. Es wird benötigt, um sicherzustellen, dass alle Daten in einem Datenpaket synchron verarbeitet werden. Das Startpacket-Signal muss aktiviert werden, indem die Option "Startpaket-Signal verwenden" auf den Kanal-In- und Kanal-Out-Blöcken aktiviert wird.

Zusammenfassung und zusätzliche Ressourcen

In diesem Training haben wir die Grundlagen des DSP Builder Advanced Block Set mit Primitives erläutert. Wir haben gesehen, wie man ein Simulink-Teilsystem mit der Primitives Library aufbaut und die ALU-Faltung für eine effiziente Implementierung nutzt.

Der DSP Builder bietet eine breite Palette von Funktionen, die es Ihnen ermöglichen, maßgeschneiderte Logik für Ihre FPGA-Implementierungen zu erstellen. Die ALU-Faltung ist ein leistungsstarkes Feature, das die Hardwarenutzung optimiert und die Effizienz Ihrer Designs erhöht.

Für weitere Informationen und Ressourcen zur Nutzung von Intel FPGA DSP besuchen Sie das DSP Technology Center und das DSP Support Center, die umfangreiche Dokumentation, Anleitungen und Referenzdesigns enthalten.

Vielen Dank, dass Sie an diesem Online-Training teilgenommen haben. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei all Ihren Designs!

Highlights

• DSP Builder Advanced Block Set ermöglicht die Generierung von FPGA RTL-Hardware aus Simulink
• Primitives Library enthält Blöcke für den Aufbau von benutzerdefinierten DSP-Modellen
• Primitive Subsysteme verwenden Kanal-In und Kanal-Out Blöcke für die Signalübertragung
• ALU-Faltung ermöglicht die effiziente Nutzung von Hardware-Ressourcen in Systemen mit geringem Durchsatz
• Bereit-Signal und Startpacket-Signal bieten Flusssteuerung und Datenpaketkennzeichnung für mehrkanalige Designs

🔍 Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Frage: Kann ich mehrere Primitive Subsysteme miteinander verbinden? Antwort: Ja, Sie können mehrere Primitive Subsysteme zu komplexeren Designs kombinieren. Stellen Sie sicher, dass Sie die Kanal-In und Kanal-Out Blöcke verwenden, um die Signale zwischen den Subsystemen zu verbinden.

Frage: Wie kann ich die Latenz meines Primitive Subsystems steuern? Antwort: Verwenden Sie den Syntheseinfo-Block, um die Latenz Ihres Subsystems festzulegen. Sie können auch Latenzbeschränkungen festlegen, um die Verzögerung des Subsystems zu steuern und die Taktfrequenzanforderungen zu erfüllen.

Frage: Welche Vorteile bietet die ALU-Faltung? Antwort: Die ALU-Faltung ermöglicht eine effizientere Nutzung von Hardware-Ressourcen, insbesondere in Systemen mit niedrigem Durchsatz. Sie kann die Anzahl der benötigten Ressourcen reduzieren und die Leistung der Implementierung verbessern.

Frage: Welche Tipps gibt es für die Verwendung der ALU-Faltung? Antwort: Wiederholte Verwendung von Operatoren und Vermeidung niedrigstufiger Bitmanipulationen kann die Effizienz der ALU-Faltung verbessern. Beachten Sie jedoch, dass ALU-Faltung am besten für große Designs mit homogenen Strukturen geeignet ist.

Frage: Wie kann ich die Simulation von ALU-Faltung steuern? Antwort: Sie können den Simulationsmodus des ALU-Faltblocks auf Taktfrequenz oder Datenrate einstellen. Der Taktfrequenzmodus ermöglicht eine genaue Hardwaremodellierung, während der Datenratenmodus schnellere Simulationen ermöglicht.