System Generator是Xilinx公司的系统级建模工具，在很多方面扩展了Math Works公司的Simulink平台，提供了适合硬件设计的数字信号处理（DSP）建模环境，加速、简化了FPGA的DSP系统级硬件设计。System Generator提供了系统级设计能力，允许在相同的环境内进行软、硬件仿真、执行和验证，并不需要书写HDL代码。此外，System Generator工具还能完成高级提取，自动编译生成FPGA代码，也可通过低级的提取，对FPGA的底层资源进行访问，从而实现高效率FPGA设计构建。目前，基于System Generator的设计方法已在复杂系统实现中展现了强大的潜能，必将成为未来流行的FPGA开发技术之一。
在PSC08上，Xilinx和其合作伙伴演示、并讲解了相关的开发技术。目前的FPGA芯片不再扮演胶合逻辑的角色，而成为数字信号处理系统的核心器件，不仅包含逻辑资源，还有多路复用器、存储器、硬核乘加单元以及内嵌的处理器等设备，并且还具备高度并行计算的能力，使得FPGA已成为高性能数字信号处理的理想器件，特别适合于完成数字滤波、快速傅立叶变换等。但遗憾的是，FPGA并未在数字信号处理领域获得广泛应用，主要原因就是：首先，大部分DSP设计者通常对C语言或MATBLAB工具很熟悉，却不了解硬件描述语言VHDL和Verilog HDL；其次，部分DSP工程师认为对HDL语言在语句可综合方面的要求限制了其编写算法的思路。基于此，Xilinx公司推出了简化FPGA数字处理系统的集成开发工具System Generator for DSP，快速、简易地将DSP系统的抽象算法转化成可综合的、可靠的硬件系统，为DSP设计者扫清编程障碍。
例如在无线通信系统中，FPGA已成为不可缺少的处理器件，常和DSP以及ASIC联合使用，可完成上下变频、匹配滤波、数字调制以及信道编译码等复杂中频和基带处理。利用传统的设计方法需要数周甚至数月的设计时间，而利用System Generator只需数小时即可完成设计，满足电信产品上市时间短的特点。
System Generator for DSP 是业内领先的高级系统级FPGA开发工具，借助 FPGA 来设计高性能 DSP 系统，其强大的提取功能可利用最先进的FPGA芯片来开发高度并行的系统，并和Simulink（MathWorks 公司产品）实现无缝链接，快速建模并自动生成代码。此外，System Generator 是 Xilinx公司XtremeDSP 解决方案的关键组成，集成了先进的 FPGA设计工具以及IP 核，支持Xilinx公司全系列的FPGA芯片，提供从初始算法验证到硬件设计的畅通通道。System Generator最大的特点就是可利用 Simulink 建模和仿真环境来实现 FPGA 设计，而无需了解和使用 RTL级硬件语言，让 DSP 设计者能够发挥基于 FPGA 的 DSP 的最大性能和灵活性，并缩短整个设计的周期。
典型的System Generator工程设计实例如图M所示。可以将System Generato看成MATLAB软件中的一个硬件设计工具工具包，提供的丰富了应用子模块，所有的硬件综合和实现信息都将被自动添加到芯片配置文件中，用户不必熟悉FPGA的设计流程以及HDL语言，只需要经过拖拽和连接将子模块搭成应用系统即可。
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图M 典型的System Generator工程设计实例示意图 |
System Generator在Simulink中可当作一个用户程序包，自动将模型化的数字系统设计转换成硬件电路，其主要特征如下：
1. 丰富DSP模块
提供了包含信号处理（如 FIR 滤波器、FFT）、纠错（如 Viterbi 解码器、Reed-Solomon 编码器/解码器）、算法、存储器（如 FIFO、RAM、ROM）及数字逻辑功能的 Xilinx 模块集，可快速、高效地在 Simulink 内构建和调试高性能 DSP 系统。Xilinx 模块集提供的模块可以使您导入 MATLAB 功能（如创建控制电路）及 HDL 模块（System Generator 提供到 Mentor Graphics 公司推出的 ModelSim 的 HDL 协仿真接口和 Xilinx ISE 仿真器）。
2. Simulink设计的VHDL或Verilog的自动代码生成
使设计人员无需掌握HDL语言即可开发数字处理系统，且所得到的设计具备HDL设计所有的优点。用户也可以通过基本的子模块生成功能特征明确的System Generator IP Core，作为大型设计的一部分使用。同样，掌握了RTL设计的用户，可更好的利用System Generator。
3. 硬件协仿真
提供了创建“FPGA 在环路（FPGA-in-the-loop）”仿真对象的代码生成功能，可加速用户的硬件验证工作并加速其在 Simulink 与 MATLAB 中的仿真。目前，System Generator 支持以太网（10/100/千兆位）、PCI、Cardbus 及硬件平台与 Simulink 之间的 JTAG 通信。
4. 嵌入式系统的硬件/软件协设计
提供了嵌入式系统的硬件/软件协设计的能力，可直接加载 Xilinx 公司的MicroBlaze 32 位 RISC 处理器，甚至构建和调试 DSP 协处理器。 System Generator 提供了硬件/软件接口的共享存储器提取功能，自动生成 DSP 协处理器、总线接口逻辑、软件驱动器以及协处理器使用方面的软件技术文档。
北京邮电大学 田耘
