五、子系統的建立和使用

System Generator設計經常作為大型HDL設計的一部分，本節就介紹如何使用System Generator來建立子系統模塊，以及如何在整個系統中對其進行仿真。

1．子系統的建立以及仿真方法

子系統就是HDL語言中的模塊，也類似于C++語言中的函數，是有效執行自頂向下設計的必備手段。如果將一個復雜設計完全在一個單獨設計中實現，則該設計的驗證和復查工作將是設計人員的噩夢。此外，從設計復用的角度講，子系統可以IP核的方式為多個設計使用，具有高的可重用性，能節省大系統的開發時間。

建立子系統最簡單的方法就是利用NGC二進制網表文件，將System Generator設計封裝成一個單獨的二進制模塊，這樣綜合工具將其作為黑盒子看待。在建立子系統時，管腳約束不能在Gataway模塊中定義，同樣時鐘管腳也不能在System Generator模塊中定義，應通過網表編輯器來指定物理約束，這是因為NGC網表中不僅包括了邏輯設計，還包括了設計的約束信息。在復雜系統中建立子系統的設計流程如下所示：

圖1-11 建立子系統的設計流程

1）NGC網表文件
如圖1-11所示，生成NGC網表是建立子系統的第一步。在System Generator標志中將編譯生成文件類型選為NGC List，如圖1-12所示。如果設計中有時鐘驅動電路，點擊Generate后，會在目標文件夾生成“_cw.ngc”文件，否則會生成“.ngc”文件，其中就是設計的名字。NGC網表文件包括設計中所有的邏輯和約束信息，這意味著將System Generator生成的所有HDL文件、內核以及約束等文件封裝成一個單獨的文件。

圖7-22 選擇編譯生成文件類型

2）設計規則
在復雜系統中使用子模塊時，必須遵循下面兩條規則。

首先，不能在子模塊設計文件中出現“Gateway In”、“Gateway Out”以及System Generator標志模塊，否則NGDBuild工具會產生下面的警告：

WARNING: NgdBuild:483 - Attribute "LOC" on "clk" is on the wrong type of
object. Please see the Constraints Guide for more information on this
attribute.

其次，不能在綜合的時候往NGC網表文件中插入I/O緩存器，否則會報錯。I/O緩存器只能在頂層模塊中使用。

3）邏輯綜合

當使用子系統的NGC網表文件綜合時，其流程如圖1-13所示。NGC模塊可在頂層模塊中以黑盒子的方式直接例化。為了簡化該過程，當通過NGC目標編譯后，System Generator提供了HDL例化模板，保存在設計路徑，且以“_cw.veo”命名。當選擇VHDL語言時，則其模板名為“_cw.vho”。

圖1-13 綜合時的流程圖

4）仿真

把System Generator模型編譯成NGC目標后，生成的HDL文件卻只能完成HDL仿真，不能在ISE中綜合。由于HDL文件不能包含在工程中，如果要在HDL仿真器中運行整個設計，就必須指定用戶.do文件。除了HDL文件之外，還需要將內存初始化文件（.mif）和系數文件（.coe）和HDL文件放在同一文件夾中。

2．可配置子系統的建立

可配置子系統是一類可以作為標準元件使用的Simulink模塊，但又和標準元件模塊不同，其存在多種可選功能，每一種功能都可以實現，可以讓用戶靈活選擇。以可配置FIR濾波器為例，實現快速濾波器需要很多資源，而許多低速的濾波器卻只需要相對很少的資源，將其做成可配置的模塊，就可以允許用戶根據實際情況在速度和硬件代價之間做出最優平衡。這體現了可配置子模塊最大的優勢。

1）定義一個可配置子模塊

可通過新建Simulink庫來定義可配置子系統，且可選模塊的實現也由庫來管理。下面給出新建建庫的具體步驟：

（1）新建一個空白庫，如圖1-14所示。

圖1-14 新建空白庫

（2）在庫里添加基本實例模塊，如圖1-15所示。基本實例模塊可以是System Generator中的任意組件。

圖1-15 添加基本實例模塊

（3）在庫里面添加可配置子系統模版，如圖1-16所示。模版可以在Simulink庫瀏覽器中找到，其具體位置為“Simulink/Ports & Subsystems/Configurable Subsystem”。如果有需要，用戶可以修改該模版的名字。

圖1-16 添加可配置子系統模塊

（4）保存庫文件，然后雙擊模版模塊，會彈出如圖1-17所示的屬性配置界面。根據實現的需要選中相關模塊的檢驗框。最后單擊“OK”再次保存庫文件。

圖1-17 屬性配置界面