IIM - 基于模型的SDR開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

IIM包含可用來(lái)定義、表征和驗(yàn)證波形行為的信息，波形行為可以被驗(yàn)證和跟蹤是否滿足波形需求文檔中的要求。波形的信號(hào)流、控制流和聯(lián)網(wǎng)方式可以利用波形子系統(tǒng)邊界、子系統(tǒng)抖動(dòng)、延時(shí)和定時(shí)要求、子系統(tǒng)處理要求以及信號(hào)端口采樣次數(shù)等信息來(lái)定義。可執(zhí)行的IIM提供一個(gè)測(cè)試臺(tái)來(lái)驗(yàn)證波形功能模塊或者系統(tǒng)是否滿足系統(tǒng)要求，并驗(yàn)證它們的性能。

另一方面，ISM反映了預(yù)期實(shí)現(xiàn)被移植到特定無(wú)線電裝置架構(gòu)時(shí)的詳情。該模型包含更多將處理元件分配到各種處理器資源的信息，這可讓設(shè)計(jì)工程師詳細(xì)了解此實(shí)現(xiàn)。它還包括目標(biāo)處理器的執(zhí)行時(shí)間、延遲時(shí)間、存儲(chǔ)器和隊(duì)列大小的模型，這允許波形設(shè)計(jì)工程師以及后續(xù)移植工作能在系統(tǒng)級(jí)層次上理解資源變化帶來(lái)的影響，例如：吞吐量、抖動(dòng)、延時(shí)、存儲(chǔ)器消耗、DC功率和實(shí)時(shí)性能。

基于模型的設(shè)計(jì)使IIM 和ISM成為現(xiàn)實(shí)

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的基于模型的設(shè)計(jì)技術(shù)包含了IIM 和ISM概念。不同于基于文本的方法(依賴于對(duì)不斷改變的設(shè)計(jì)規(guī)范文件的解釋)，基于模型的設(shè)計(jì)以方框圖可執(zhí)行規(guī)范的創(chuàng)建為基礎(chǔ)。可執(zhí)行規(guī)范可以消除設(shè)計(jì)的不確定性，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)組織和客戶、承包商、供應(yīng)商之間的通訊。利用基于模型的設(shè)計(jì)，算法工程師、RF設(shè)計(jì)工程師、軟件和硬件設(shè)計(jì)工程師以及其它開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)都可以進(jìn)行合作，做出設(shè)計(jì)折衷以及評(píng)估方案，從而提高系統(tǒng)性能并降低成本。

該波形的可執(zhí)行規(guī)范最初在高層次上定義的，它利用預(yù)建的元素和先進(jìn)的算法，并包含了其它一些可編程語(yǔ)言，如C、C++、Fortran、MATLAB或 HDL代碼。然后，執(zhí)行這個(gè)規(guī)范以確定目前模型中的算法或元件所能提供的性能。通過(guò)在不同的狀態(tài)、參數(shù)值和輸入情況下執(zhí)行系統(tǒng)行為級(jí)的仿真，設(shè)計(jì)工程師能很快識(shí)別、隔離并修復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)增加、減少或者移動(dòng)模塊，或者改變參數(shù)并立即評(píng)估這些變化帶來(lái)的影響，設(shè)計(jì)工程師可以很快地修改設(shè)計(jì)。

通過(guò)簡(jiǎn)單地改變參數(shù)，設(shè)計(jì)工程師能夠評(píng)估從浮點(diǎn)模型(通常在設(shè)計(jì)的早期使用)到定點(diǎn)模型的影響。定點(diǎn)模型通常用在硬件實(shí)現(xiàn)階段以減小系統(tǒng)的體積、內(nèi)存和電源消耗。

在基于文本的方法中，不同元件的實(shí)現(xiàn)(無(wú)論是硬件還是軟件)一般都是手工重新編碼，這個(gè)過(guò)程不但費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)。基于模型的設(shè)計(jì)包含了IIM和ISM兩種模型，前者由與硬件無(wú)關(guān)的功能模塊組成，后者由針對(duì)特定硬件優(yōu)化過(guò)的模塊組成。隨著開(kāi)發(fā)流程從制定規(guī)范階段發(fā)展到設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)并進(jìn)入整體系統(tǒng)的驗(yàn)證和測(cè)試，模型的內(nèi)容也越來(lái)越詳細(xì)，但它在整個(gè)過(guò)程中始終是系統(tǒng)單一而明確的代表。

在保護(hù)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的同時(shí)，這種模型可被用來(lái)自動(dòng)生成許多硬件平臺(tái)都能使用的代碼，包括用于GPP的C代碼、用于DSP的C代碼和匯編代碼，以及用于FPGA的HDL代碼。自動(dòng)代碼的生成能為生成的代碼提供編碼標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橥瑯拥臉?gòu)造可用在每一個(gè)實(shí)現(xiàn)中。這種方法可消除手工編碼的錯(cuò)誤，并限制仿真代碼和實(shí)際嵌入式代碼之間的潛在誤差。由于代碼可直接跟蹤仿真，所以錯(cuò)誤必然出現(xiàn)在接口或?qū)崟r(shí)約束條件下的執(zhí)行當(dāng)中。因?yàn)檫@些模型是獨(dú)立于嵌入式硬件而開(kāi)發(fā)的，所以可以很方便將它移植到其它平臺(tái)上，并在以后系統(tǒng)中復(fù)用。

在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，將測(cè)試功能集成到模型中可確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。每一種模型都有一組測(cè)試向量，并對(duì)每個(gè)發(fā)行版本都有測(cè)試結(jié)果的基線。不斷驗(yàn)證和確認(rèn)有助于較早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這樣解決起來(lái)也更簡(jiǎn)單且花費(fèi)更少?？稍谝院笤O(shè)計(jì)過(guò)程中使用系統(tǒng)架構(gòu)師開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)級(jí)模型，以便結(jié)合實(shí)際的仿真或測(cè)試數(shù)據(jù)，從系統(tǒng)的角度對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。

本文小結(jié)

在實(shí)現(xiàn)SDR所需的開(kāi)發(fā)方法中，基于模型的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。它可以在不同的硬件、軟件以及SCA核框架平臺(tái)上支持自動(dòng)代碼生成和代碼可移植性。通過(guò)建立可執(zhí)行的規(guī)范、IIM和ISM模型，并維護(hù)原始波形規(guī)范的可跟蹤性、確保在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷驗(yàn)證，基于模型的設(shè)計(jì)方法可以使SDR的開(kāi)發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)化并更有效率。采用該方法設(shè)計(jì)和部署SDR比傳統(tǒng)的方法更加簡(jiǎn)單、更加魯棒，從而提高SDR系統(tǒng)的性能和可靠性，并降低設(shè)計(jì)成本。