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基于模型的图像处理系统研发流程
基于MBD的信号处理算法快速仿真验证平台中,将采用基于模型的设计方法,以提高工作效率和产品可靠性。基于模型的设计方法/流程,如下图所示:

基于模型的开发流程


基于模型的开发流程

上图左侧从顶至下为项目研发的四个阶段,依次为预研及项目需求、算法设计阶段、算法实现阶段和集成验证阶段。各阶段说明分别如下:
项目需求阶段:从项目需求阶段就建立一套可执行的模型,使与纸质需求书逐项对应;
算法设计阶段:在算法设计阶段,逐步细化模型,仿真验证算法在不同环境下的性能;
算法实现阶段:与传统手工编码不同,直接从模型中自动生成用于FPGA/DSP的HDL/C代码;
集成/验证阶段:从模型中直接生成用于FPGA/DSP硬件在环测试的测试平台和测试用例。
以基于模型的方式来设计项目,即以模型创建需求、以模型设计算法、以模型自动生成代码及以模型自动测试/验证。

意义及价值
基于模型的设计方法/流程,优点在于:
1.项目初期即搭建模型,进行包括信号处理算法和复杂信道环境建模的全系统的仿真,包含复杂环境和可能的故障类型,确保在最早的阶段发现问题,用最小的代价解决问题;
2.从模型中自动生成用于FPGA/DSP的HDL及C代码,大幅节约手工编码时间,提高设计可靠性;

3.从模型中自动生成验证平台和测试用例,可进行功能级和FPGA/DSP硬件在环的测试验证,节约手工编写测试平台时间、提高测试验证的覆盖度,确保信号处理系统的可靠性。

基础平台

软件工具基本平台选择MATLAB/Simulink

MATLAB是一种高级技术计算语言。MATLAB平台为解决工程和科学问题进行了优化。基于矩阵的MATLAB语言是世界上最自然的计算数学表示方法。内置图形使得可视化和洞察数据变得简单易行。

MATLAB支持对大型数据集运行分析,并扩展到集群和云。MATLAB代码可以与其他语言集成,从而允许将算法和应用程序部署在Web、企业和生产系统内。

MATLAB的主要特性包括:

ü 用于科学和工程计算的高级语言;

ü 桌面环境变得适合于迭代式的探查、设计及问题求解;

ü 用于数据可视化的图像系统以及用于创建自定义绘图的工具;

ü 用于曲线拟合、数据分类、信号分析和许多其他领域特定任务的应用程序;

ü 用于各种工程和科学应用的附加工具箱;

ü 用于构建自定义用户界面的应用程序的工具;

ü C/C++、Java、.NET、Python、SQL、Hadoop和Microsoft Excel的接口;

ü 与最终用户共享MATLAB程序的免费部署选项。

Simulink是一个面向多域仿真并和基于模型设计的框模块图环境。它支持系统级设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。

Simulink提供有图形编辑器、可自定义的定制模块库以及和求解器,能够进行动态系统建模和仿真。通过与MATLAB集成,使您不仅能够将MATLAB算法融合到并入模型中,而且可以还能将仿真结果导出至MATLAB做进一步分析。

Simulink的主要功能包括:

ü 图形编辑器,可用于构建和管理具有层次关系的框图;

ü 预定义模块库,可用于构建连续时间和离散时间系统模型;

ü 仿真引擎,配有固定步长和可变步长ODE求解器;

ü 通过示波器和数据显示,可以查看仿真结果;

ü 项目和数据管理工具,可用于管理模型文件及数据;

ü 模型分析工具,可用于优化模型架构以及提高仿真速度;

ü MATLAB 函数块,可用于将 MATLAB 算法导入模型中;

ü 代码继承工具 (Legacy Code Tool),可用于将C和C++代码导入模型中。

Simulink的主要特点:

ü 丰富的可扩充的预定义模块库;

ü 交互式的图形编辑器;

ü 模型分割实现复杂模型的管理;

ü 通过Model Explorer导航、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性;

ü 支持M语言和C语言方式的功能模块扩展;

ü 进行系统交互式或批处理式仿真;

ü 支持交互式定义输入和浏览输出;

ü 图形化调试工具检查和诊断模型行为;

ü 通过MATLAB进行数据分析和可视化数据,开发图形用户界面,以及创建模型数据、参数;

ü 提供模型分析和诊断工具。