MBD - DSPBuilder / HDL Coder 工具链

!本方案的系统环境与安装套件：
Win7 64bit， VS2012 enu MSDN，
Quartus13.0sp1 , DSPBuilder13.0sp1 64bit, Modelsim10.2c,
Matlab2013a 64bit, Matlab2016b.
安装以上这些软件最好都在分区内直接的目录下，如D:\MATLAB 以及C:\altera
最好不要在安装路径中出现空格与中文字符，不然也许会出现一些问题。

[TOC]

前言

本方案旨在初步搭建一个根据模型生成HDL代码，流程自动化，便于仿真调试的工具链。
DSP Builder/System Generator是FPGA厂商为Matlab制作的插件，Matlab用户可以根据这些模块包里给出的IP/元件方便的进行算法/数字系统设计，产生HDL源文件并观察仿真结果；
Matlab本身也提供了HDL Coder + HDL Verifier + Fixed Point这一套，将 m语言建立的模型/Simulink Library中元件建立的模型 生成HDL描述 并自动产生测试结果的工具箱；
这些工具极大的方便了Fixed-Pointed的算法设计和测试验证，将人从繁杂的劳动中解放出来，以更高效和简明的方式去处理解决问题。

版本选择/兼容性问题

• Matlab2013a~Matlab2016b均支持/兼容VS2012，所以这里选择安装VS2012
  需要注意的是Matlab对中文版VisualStudio识别不好或无法识别，所以这里要安装VS2012英文版本，为了保持纯净，所以选择的是MSDN 英文版本；并且需要将这个软件完全安装在默认的路径，即C盘上，不要安装一部分到其他盘！
  Matlab识别VS的问题参考：
  http://blog.163.com/xenocide_wq/blog/static/171663504201093163241741/
  VS2012 enu MSDN版本参考：
  http://imsdn.com/forum.php?mod=viewthread&tid=977&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D1055%26sortid%3D1
  这个源可能有点慢，可以在百度网盘上找一个同样的文件名和大小的VS2012 ISO文件，下载后需检查SHA1值和网页上的一致即可。

• 安装Quartus13.0sp1。注意如果是Win7 64bit系统，那么默认会安装和配置Quartus13sp1 64bit的版本。

• 安装Matlab2013a 64bit版本。经过多次安装实验，得出结论：在本方案的Win7 64bit系统上，Quartus13.0sp1 64bit + DSPBuilder 64bit能和Matlab2013a 64bit 版本兼容；而不会导致在新建的simulink工程中，在设置修改AltBus等DSPBuilder模块的参数时报错，或者使用SignalCompiler编译工程，生成VHDL时报错License无效。
  以下是2种典型的安装破解 不兼容/实际无效时发生的报错情形，参见：
  http://bbs.eetop.cn/thread-437283-1-1.html
  http://archive.ednchina.com/group.ednchina.com/GROUP_MES_14596_3000001760_5000015804.HTM
  这种错误基本上是因为License不对应或无效导致的，简单的用低版本Quartus 11/DSPBuilder 11的License作为破解DSPBuilder13.0sp1的License虽然在Quartus软件里看是有效的，但实际上无效，一是位宽不匹配(网上的DSPB的license多用于32bit版本)，二是版本不对应。
  本文附录部分给出一个64bit DSPBuilder的破解文件，可用于DSPBuilder 13.0sp1 ** 和DSPBuilder15.0(其他未测试) 64bit版，对于该license，则需要安装搭配64bit版本的Matlab使用。**
  另外，网上和附录中的DSPBuilder License，对于DSPBuilder的Advanced Blockset均没有成功破解，破解与可使用的是Standard Blockset部分。

Matlab2013a支持最完善的搭配版本是Quartus12.0，然而Quartus12.0的DSPbuilder12.0默认不支持Matlab2013a；
此外Quartus13sp1支持的最高版本为matlab2013a，和之后发布的matlab版本兼容性上可能会有问题。

• 安装Matlab2016b。该版本是目前HDL Coder/HDL Verifier出现Bug最少的一个版本，建议在VS2012安装之后安装Matlab2013a，在最后安装Matlab2016b。
  Matlab在VS之后安装可以自动默认的识别英文版VS/VC++，防止手动修改出错。
  如果是在Matlab安装后才安装VS2012，并且不想卸载Matlab再重装的，可以试一试手动让Matlab识别VS，关于mex -setup命令(nyy)和 mbuild -setup命令(ny)，参考下面博文：
  http://blog.csdn.net/qq_22522663/article/details/50470257

• 安装DSPBuilder 13.0sp1到默认路径，关联Matlab2013a，并且根据附录文件里的说明破解64位版DSPBuilder。
  DSPbuilder需要在Matlab2013a安装后再安装，并且安装时需要直接选中自动识别出的，本机中安装的，兼容本版本DSPB的，Matlab2013a版本的安装目录，这样才能互相识别。
  需要注意的是，不必强行让DSPBuilder13.0sp1去识别Matlab2016b，因为它们是不兼容的，一个太旧，一个太新；此处安装一个在Matlab2013a里已经够用。

• Matlab2013a支持 ModelsimSE 10.1a， 10.0c， 6.6d， 6.5f； 对于10.2c会报warning，但是实际测试发现不影响使用。
  通过测试ModelsimSE10.2c在Matlab2013a 64bit和Matlab2016b内被调用的表现，综合考虑，选择安装Modelsim SE 10.2c 64bit版本，选SE版本是因为Matlab自动生成的testbench文件常常超过1万行，则OEM版的AE和XE均不可用。

• 综上，安装Matlab2013a 64bit + DSPbuilder13.0sp1(64bit) 作为DSPBuilder工具套件，建模设计。
  使用Matlab2016b版本的HDL Coder + HDL Verifier + Fixed-Point 作为MBD HDL工具套件，建模调试。

安装破解

• 安装破解VS2012
  只选择C++基础类并设置VC++工作环境

vs2012config.png

安装后检测64位的cl.exe是否适配可用，返回的是全英文的描述则可用。

vs2012chk.png

• Matlab2013a 64bit版本安装
  略，很简单，见附录文件。

• Matlab2016b安装
  也很简单，但要注意网上某些文章里的安装方法可能是有问题的，比如当前的应用里，不要使用Matlab Product Server里的破解文件替换安装文件，而需使用crack下R2016b文件夹内的文件去替换相应目录下的文件；此外有些matlab2016b crack里打包的license较旧，实际上是2016a的，可能会有问题；在本文附录文件里提供了可用的，更新的license。
  安装过程可参考以下文章的大致意思：
  http://wenku.baidu.com/link?url=GZV6cBRy73Aj6FM9l-4peetyfmq6r__kljlq7QMoaVNSAwSetoeBMHgjL6PrEBrkTBETZq7OO928jeqYhv9NWJEB0-xTN89IAE2DiS2wYH3

• Quartus13.0sp1， DSPbuilder13.0sp1
  DSPBuilder的License描述和Quartus的License文件，建议合并内容为一个license.dat文件。
  这个的安装破解方法很简单，可以找到很多相关博文，这里不再赘述。

• ModelsimSE 10.2c 安装

  
  pathvar.png
  

  需要注意一点，设置环境变量时，建议将ModelsimSE 10.2c许可的环境变量名设为MGLS_LICENSE_FILE，和Quartus的LM_LICENSE_FILE分开；这样可以避免在某些地方发生奇怪的问题。

关于启动

• 如果不准备使用DSPBuilder构建数字系统而是只使用Matlab自带的HDL Coder工具的话，那么可以直接点击matlab的启动图标（源地址在matlab安装目录的bin/文件夹下）直接启动matlab。

• 如果使用DSPBuilder，那么需要从DSPBuilder里启动matlab，如下

  
  bootdspbm.jpg

• 一般的，无论是在Matlab2016b还是Matlab2013a(+DSPB)中，假设希望生成的HDL文件要求使用Quartus综合器，针对特定FPGA器件型号，或者有在抽象层次上观察关键路径延时的需要，或者想要根据模型直接生成qpf工程，那么需要在打开Matlab后就执行一条命令：

hdlsetuptoolpath('ToolName' , 'Altera Quartus II' , 'ToolPath' , 'C:\altera\13.0sp1\quartus\bin64\quartus.exe');

若想在打开Matlab后，让其自动切换到工作目录，那么可以写一个startup.m脚本，将其放到matlab安装目录的bin/下和dspbuilder的安装目录下，如在：
D:\MATLAB\R2013a\bin
C:\altera\13.0sp1\quartus\dsp_builder
目录下，新建startup.m文件，内容可以写：

hdlsetuptoolpath('ToolName' , 'Altera Quartus II' , 'ToolPath' , 'C:\altera\13.0sp1\quartus\bin64\quartus.exe');
cd F:\matwork

matlab默认不会载入quartus编译器支持。另外，如果使用matlab安装目录bin下的exe文件启动matlab，那么开启时目录自动切换到bin/下，如果通过dspbuilder启动matlab，那么启动matlab后，工作目录默认切换到dspbuilder的安装目录下。推荐熟悉后在这两个路径下分别放一个startup.m文件，将quartus执行文件路径以及自己开启matlab时希望自动切换去的工作路径写上。

• 快速了解当前Matlab支持的，可以生成HDL描述的模块
  1.使用Simulink库中提供的基本的模块搭建数字系统，在生成HDL Code时是不需要外界的编译器的。
  在command窗口中执行命令：

hdllib

返回的是simulink library中支持自动生成HDL代码的模块，可供快速查看。
2.可转换为HDL描述的M-function文件
执行命令：

eml_hdl_design_patterns

返回的是matlab自带提供的一些可以转换生成HDL代码的M-function模块。
有些情形需要VC++2012等外部编译器的辅助才可以执行转换；由于Matlab破解的不完善，Matlab自身的Bug，Matlab和VS的兼容性问题，32位软件和64位软件，系统的不匹配，软件冲突等原因；转换时经常会在这一点的相关步骤上出错。

详细的支持自动生成HDL的函数与模块说明见官方网站上的文档，虽然全英文，但是还是得看是吧。

• 其他问题
  1.工作空间的当前目录和当前工程文件，以及源文件需要为同一目录。
  2.Matlab2016b的Workflow Advisor操作方式和之前的版本略有不同。
  开启matlab2016b后执行： hdlsetuptoolpath('ToolName' , 'Altera Quartus II' , 'ToolPath' , 'C:\altera\13.0sp1\quartus\bin64\quartus.exe');
  切换到非C盘工作目录，如E:\mlhdlc，在之前将源文件放在此文件夹中；

  
  wa1.png

在启动hdlcoder后，拖动源文件和测试文件到HDL Code Gen面板的相应位置上以导入；先不要点击面板下方的Wolkflow Advisor，此时先点击Autodefine types；

wa2.png

则会出现如下对话框，点击运行；

wa3.png

之后会出现如下对话框，这里是简单的按默认值直接勾选；使用者自己可根据实际情况修改此设置值；

wa4.png

此时可以点击Workflow Advisor正式进入生成HDL的流程了，如果一步一步的操作与设置无误，那么Fixed-Point Conversion这一步的Variables栏是有数据的，否则一片空白且HDL Coder Generation不成功。

wa5.png

检测安装

• DSPBuilder的demo在C:\altera\13.0sp1\quartus\dsp_builder\DesignExamples路径下，在Matlab2013a中执行hdltoolsetup命令后，再直接打开一个Altera官方提供的demo模型仿真与综合，看是否能生成VHDL源文件以及quartus工程.

dspbdemo.png

• Matlab2016b的HDL Coder/HDL Verifier/Fixed-Point工具箱使用检测
  Matlab官方提供了很多demo，参考:
  https://cn.mathworks.com/help/hdlcoder/examples/getting-started-with-matlab-to-hdl-workflow.html
  https://cn.mathworks.com/help/hdlcoder/examples/floating-point-to-fixed-point-conversion.html

hdlcdemo.png

Workflow Advisor

• 请注意，若基于Simulink库的基本模块搭建模型，初次运行HDL Workflow Advisor，其中的Check Global Setting 项可能会报错，在报错的面板上，点击按照推荐Config重新run即可。

• 所谓的FPGA硬件在环测试只支持官方的DE2板子，所以没钱不给报销别想用。

• 关于反标延时信息项（Annotate Model with Synthesis Result）
  有的模型必须选中show ends only，才能生成单个标注，否则报错。
  有的模型可以不选中show ends only，最后生成的标注是关键路径各段的延时。
  这里的显示比较直观，可以帮助在更高层次上优化算法。
  反标这里有一个问题，对于某个demo模型，在如matlab2013a，2016b版本上则必须要选中show ends only选项，才会不报错；而同一个模型放到matlab2015b中编译，可以不选此项也可顺利出结果，所以这里是一个时隐时现的小bug。

• log comparison选项，这个选项挺关键的，然而在使用官方demo测试时，发现对于Matlab2013a，Matlab2014b，Matlab2015b版本均无法实际选中执行，因为选中Run就会报错，整个Workflow也就进行不下去了；但是在Matlab2016b版本上，选中这个选项Run，神奇的没有出现Bug。
  对于gui模式启动的Modelsim10.2c 只要将需要查看的信号Add Wave，然后中止，再run -all，再手动stop，就可以看到波形和数据的情况.

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参考文档

1. Matlab需要额外的编译器(Compiler)支持才可以正常编译执行转换m文件。
   https://cn.mathworks.com/products/availability.html#ML
2. Matlab常用函数
   https://cn.mathworks.com/help/matlab/functionlist.html
3. Matlab在线help
   https://cn.mathworks.com/help/index.html?s_cid=doc_ftr

便车

VS2012MSDN_EN 链接：http://pan.baidu.com/s/1nuP9hX3 密码：ii8y
Matlab2013a 链接：http://pan.baidu.com/s/1hsPZ5ti 密码：y5c3
Matlab2016b 链接：http://pan.baidu.com/s/1bpKJXxX 密码：xzhl
Quartus13.0sp1+DSPBuilder 链接：http://pan.baidu.com/s/1hsA00ok 密码：qpek
ModelsimSE10.2c 链接：http://pan.baidu.com/s/1kVrx6gJ 密码：jwue

后记

若有疑问，可电邮shushu9090@126.com联系，简信很少看。