用户故事

基于模型设计的asic图像处理IP核设计与实现

挑战

开发用于汽车显示器和数字成像设备的核心图像处理算法

解决方案

利用MATLAB和Simulink进行基于模型的设计，对算法进行建模，将其转换万博1manbetx为定点，通过仿真验证，生成可合成的HDL代码

结果

  • 探索了多种设计优化和替代方案
  • 生成高效的HDL代码
  • 重要的工程技能很快就获得了

“与传统的设计流程相比，基于模型的设计可以更早地验证算法和系统功能，更快地适应规格变化，并评估更多的设计方案。基于模型的设计有助于弥合算法专家和RTL工程师之间的鸿沟。”

Mamoru Kamiya, Renesas System Design
用于早期验证的图像处理算法的可执行规范模型，包括输入图像(左上)、浮点结果(右上)和定点结果(右下)。

瑞萨系统设计(Renesas System design)是瑞萨电子(Renesas Electronics)旗下的设计和应用技术公司，主要开发asic、大规模集成电路(LSI)系统、微型计算机以及电子产品的核心技术。s manbetx 845这些核心技术包括用于汽车显示系统和数字成像设备的先进图像处理和滤波算法。

为了加快asic图像处理知识产权(IP)核心的设计和实现，瑞萨工程师采用了基于MATLAB的模型设计®和仿真软万博1manbetx件®．

瑞萨系统设计公司(Renesas system design Company)高级设计工程师Mamoru Kamis manbetx 845ya表示:“因为我们开发的IP核心将用于多种产品，所以它必须既高质量又灵活。“基于模型的设计使我们能够在开发的早期阶段产生实时原型，系统地探索设计方案，并通过广泛模拟测试用例在我们的设计中建立信心，从而实现这些目标。”

挑战

在之前的工作流程中，瑞萨的工程师验证了静止图像上的图像处理算法的早期版本。当这些算法在HDL中实现并在视频流上进行测试时，该团队发现了静态图像测试没有揭示的算法问题。在后期阶段进行所需的更改是困难的，并且在日程安排中没有时间来实现和测试更新。

Renesas的工程师们用c语言编写了一个浮点版本的算法。为了将浮点代码转换为固定点，Renesas依靠了一些理解算法并熟悉寄存器传输级别(RTL)硬件设计的经验丰富的工程师。依赖少数工程师完成耗时但至关重要的任务导致了项目瓶颈。HDL代码是基于定点C代码手工编写的，造成了额外的延迟。

瑞萨需要一种开发方法，使他们能够在开发早期完成算法的实时验证。他们还试图最小化与浮点到定点转换和编写HDL代码相关的瓶颈。

解决方案

瑞萨工程师采用基于模型的设计进行图像处理算法的开发和实现。

在MATLAB和Simulink中，工程师根万博1manbetx据规范开发了图像处理系统的浮点模型。他们通过仿真输出图像，将图像处理算法的效果可视化，对模型进行了早期功能验证。

该团队使用计算机视觉工具箱™可视化系统模型的输出图像。

通过fixed -point Designer™，他们将浮点设计转换为固定点设计。Fixed-Point Designer中的Fixed-Point Advisor工具使他们能够自动化转换步骤，并检测溢流和底流条件。

在比较定点和浮点版本的仿真结果之后，团队使用HDL Coder™从他们优化的Simulink模型生成可合成的HDL代码。万博1manbetx

使用HDL Coder和HDL Verifier™，团队生成了一个测试台，他们使用该测试台通过Simulink和Cadence进行联合仿真来验证HDL万博1manbetx®敏锐的®．

他们使用MATLAB脚本优化了设计的速度和面积，以满足规范。这个脚本使用一系列的HDL Coder资源共享因子和流水线选项生成代码的多个版本，并使用Synopsys合成每个版本的代码®设计编译器。然后，该团队比较了合成结果，以确定最佳设计。

他们把合成的代码应用到Stratix上®Altera的FPGA(现在是英特尔的一部分)用于原型测试，然后用从相同的Simulink模型生成的HDL代码合成用于asic的IP核。万博1manbetx

瑞萨工程师已经使用Simulink和HDL Coder完成了图像处理系统的开发，并计划在未来的图像处理技术项目中使用基于模型的设计。万博1manbetx

结果

  • 探索了多种设计优化和替代方案．“通过基于模型的设计，我们能够通过改变位宽、资源共享因素和管道寄存器的数量，然后重新生成HDL代码，系统地优化设计，”Kamiya说。“这种能力使得探索其他设计选项和执行参数优化以满足规格变得容易。”

  • 生成高效的HDL代码．“经过优化后，自动生成的代码基本上与我们最好的手写代码具有相同的面积和速度特性，”神谷说。“由HDL编码器生成的HDL代码在120 MHz和275 MHz的目标时钟频率使用的门比我们手写的等效HDL代码略少。”

  • 重要的工程技能很快就获得了．神谷说:“通过使用S万博1manbetximulink和HDL编码器，一个以前没有硬件经验的工程师在大约六个月的时间里学会了RTL设计。”“这种能力有助于一个只有3名工程师的团队在同一时间内在FPGA上设计和部署复杂的图像处理算法。”

s manbetx 845产品使用

了解更多关于瑞萨的信息

展示你的成功

加入客户参考计划

开始