FPGA与Simulink联合仿真环境搭建（硬件在环）

硬件在环（HIL）

\(\quad\)官方的一些定义：硬件在环 (HIL) 测试是一种实时仿真，让您无需使用系统硬件即可开始测试嵌入式代码。如果正在开发的代码未按照规范运行，您可以通过此项测试来发现可能损坏硬件的异常和故障情况。

\(\quad\) 非常高大上，我这里呢，就想实现一点功能，因为我是用FPGA做信号处理的，然后就想做一个上位机，然后上位机可以给FPGA输入信号，FPGA接受信号进行处理，将处理结果返回给上位机，然后我们查看结果，经过调研，这个需求可以通过simulink与FPGA联合仿真实现，simulink有各种板级支持包，比如说HDL verifier Support Package for Xilinx FPGA Boards，这个就是专门为Xilinx家的FPGA提供板级验证的支持包，就可以实现上面的功能，就类似于vivado中的逻辑分析仪ila，但是ila不能给FPGA输入一个比较真实的信号，所以选择simulink，就想让simulink与FPGA进行交互。

我的设备信息：

黑金Zynq-7010，主控芯片xc7z010clg400-1。

Vivado version: 2017.4

Matlab:R2022b 9.13

下面进入正题：

1、安装System generator

（1）干啥用的？

\(\quad\) System Generator是Xilinx公司进行数字信号处理开发的一种设计工具，嵌入了Xilinx的一些模块，可以在MATLAB中的Simulink中进行定点仿真，可以设置定点信号的类型等操作。通俗的讲，按上这玩意之后，在matlab的simulink里就会出现两个专门用于Xilinx FPGA的库，所以在后面一定会用得到，如下图：。

\(\quad\) 这玩意是在安装VIVADO时就是可选的，如果安装VIVADO的时候没安装，那就重新安装一下就好了。

（2）安装办法

\(\quad\) 这个安装教程我就不重复写一遍了，以及system generator与matlab版本的适配问题，给出我参考的的教程里都有详细解决办法：

初识System Generator（安装+使用)，这个教程我只看到5，因为后边的暂时还不需要。

\(\quad\)安装好之后启动system generator就可以启动matlab，然后在matlab的simulink的库里看到这两个库啦。

2、安装板级支持包

（1）干啥用的？

\(\quad\) 得让matlab simulin能够与fpga进行交互，肯定得需要一个媒介，那就是版级支持包。

（2）安装办法？

\(\quad\)如下图：

。

\(\quad\)如果是破解版的话，应该会出现下面这种情况：



\(\quad\)意思就是需要你登录，但是破解版的没办法，登录也没用，因为压根没买，没在官方那里登记，没法在线安装了，就进行离线安装，解决办法还是参考一篇博客MATLAB获取硬件支持包失败，显示请续订您的软件维护服务，解决办法，保姆教程，我这里用到的是HDL verifier Support Package for Xilinx FPGA Boards，就安装这一个就好了，大概率能遇到的问题就是第7步，因为涉及到网络的问题，可能需要fq上网（还有人说fq上网也没法解决），还可以通过直接卸载人家安装过的包来解决，我是通过fq上网解决的。

3、配置板级支持包

\(\quad\)安装好后，打开：



能够看到这个包就说明成功了。

（1）进行配置

\(\quad\)也就是说要选择自己的板子，点击右边的齿轮按钮。



\(\quad\)翻来翻去发现没有自己的板子，但是官网明确写着支持zynq 7000系列芯片，很无奈，找了很多问题，以为是不支持，最后差点要放弃。

\(\quad\)在交流群里问这个问题，然后有人说可以自定义一个板子，大概意思就是可以自定义一个.xml，让simulink来能够识别自己的板子。那我就知道了，这里找不到板子不是说不支持，而是官方没有加上，所以问题是可以解决的。所以我就继续找资料，翻找官网的文档，找到了这个Download HDL Verifier FPGA Board Support Packages，发现可以自定义板子，它第一步就是教怎么添加一个板子。

（2）自定义板子

\(\quad\)在matlab中输入一个fpgaBoardManager，然后弹出一个框，按照官方的点击Get More Boards，还是出现那个问题（破解版啥也不是），但是可以点击Create Custom Board，终于，看到了自己板子的主控芯片：



JTAG Chain Position我也不知道为啥是2，我是在论坛上看到一个类似的问题解决的matlab论坛，然后点击下一步，把FIL接口打，然后定义一下时钟，复位端口可以先不用管，因为是可选选项：

，继续点击next，出现下图

：

，有Sum of IR length before与Sum of IR length after这两个选项，根本不知道啥意思，这里也是通过上面那个论坛问题里解决了，它给了一个官方文档FPGA Board Editor，里边明确说了zynq的Sum of IR length before要填4：，继续下一步。

（3）测试板子

来到FIL测试板子这一步：



给板子上电，连接好JTAG，等待测试结果即可。

如果出现了下边这个问题：

Did not receive version information from hardware. You must have a valid connection, a compatible development board and compatible versions of the block and FPGA programming file.

那一般就是前面自定义板子的选项有些问题，需要继续慢慢分析，查看文档。

如果是这个问题：



原因可能有很多种了，可能是3121端口被占用，可以使用命令netstat ano|findstr "3121"，如果被占用直接强行关闭；也可能是因为，hw_server在运行，可以在任务管理器中找到hw_server.exe关闭；如果一直这样的话，就得考虑驱动的问题了，F:\Xilinx\Vivado\2017.4\data\xicom\cable_drivers\nt64\digilent，找到install_digilent.exe，重新安装驱动，我是最后一个原因，驱动有问题，安装好后测试终于通过！如果驱动没问题一直这样，就把软件关了，把板子关了然后重启就ok了。



然后点击finish后会自动出现一个.xml文件，就是自定义板子的xml文件，就自动生成了。

测试通过后回到配置那一步，发现自定义的板子出现了，选择即可！ok，环境差不多就这样配置好了。可以学习了。