MatlabSimulink和EDA仿真工具
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MATLAB的仿真工具箱Simulink模型的建立与仿真学习教程优秀PPT课件(基本库原件、搭建
•
Ignore limit and reset when linearizing：若勾选此选项，则表示当系统为线性化系统时，前
面的积分上下线限制和触发事件无效，默认缺省值为不勾选；
•
Enable zero-crossing detection：使系统通过零点检验，默认勾选。
• 搭建Integrator模块如图3-35所示。
•
Pulse Generator其模块属性如图3-19所示。
• 如图3-19所示Pulse Generator模块，对于其属性窗口：
• Amplitude：脉冲信号的振幅，指定为标量或矢量，默认值为1。
• Period(secs)：脉冲数字采样周期，默认值为10。
• Pulse width：脉冲宽度，输入为矢量或标量，默认值为5。
• External reset：设置信号的触发事件（rising, falling, either, level, level hold, none），默认设置为 none，保持系统原态。
• Initial condition source：参数输入的状态，分为外部输入external和内部输入internal，通常默认设 置为internal。
3.3.3 Transfer Fcn模块
• Transfer Fcn其模块属性如图3-37所示。
• 如图3-37所示Transfer Fcn模块，对于其属性窗口：
• Numerator coefficients：传递函数分子系数，系统默认值为[1]；
• Denominator coefficients：传递函数分母系数，系统默认值为[1,1]；
• Derivative模块，表示微分环节，Derivative其模块属性如图3-31所示。 • 如图3-31所示Derivative模块，对于其属性窗口： • 搭建Derivative模块如图3-32所示。
Matlab系列之Simulink仿真教程
Simulink中的所有功 能都通过模块来实现， 用户可以通过组合不 同的模块来构建复杂 的系统模型。
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
交互式仿真
Simulink支持交互式 仿真，用户可以在仿 真运行过程中进行实 时的分析和调试。
可扩展性
Simulink具有开放式 架构，可以与其他 MATLAB工具箱无缝 集成，从而扩展其功 能。
Simulink的应用领域
指数运算模块
用于实现信号的指数运算。
减法器
用于实现两个信号的减法 运算。
除法器
用于实现两个信号的除法 运算。
对数运算模块
用于实现信号的对数运算。
输出模块
模拟输出模块
用于将模拟信号输出 到外部设备或传感器。
数字输出模块
用于将数字信号输出 到外部设备或传感器。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱 特性。
波形显示器
控制工程
Simulink在控制工程领域 中应用广泛，可用于设计 和分析各种控制系统。
信号处理
Simulink中的信号处理模 块可用于实现各种信号处 理算法，如滤波器设计、 频谱分析等。
通信系统
Simulink可以用于设计和 仿真通信系统，如调制解 调、信道编码等。
图像处理
Simulink中的图像处理模 块可用于实现各种图像处 理算法，如图像滤波、边 缘检测等。
用于将时域信号转换为频域信号，如傅里叶变换、 拉普拉斯变换等。
03 时域变换模块
用于将频域信号转换为时域信号，如逆傅里叶变 换、逆拉普拉斯变换等。
04
仿真过程设置
仿真时间的设置
仿真起始时间
设置仿真的起始时间，通 常为0秒。
步长模式
选择固定步长或变步长模 式，以满足不同的仿真需 求。
MATLAB的仿真工具箱Simulink常用命令库分析学习教程优秀PPT课件
Simulink常用命令库分析
Simulink模型库包含的模块很庞大，然而充分的利用每一个模块，并且 熟练的了解和掌握每一个模块的属性显得尤为重要，Simulink模型代码 抒写有利于用户更加好的掌握每一个模块的属性和参数值的含义。 Simulink命令代码属于底层代码调试过程，没有直接在Simulink模型库 中搭建模型更加直观，然而Simulink程序代码能够内嵌到很多可视化界 面下，从而简化显示的界面，特别是GUI界面下的调用Simulink仿真， Simulink命令代码表现一定的优势。 学习目标： （1）熟练掌握Simulink命令的表示方法； （2）熟练运用Simulink命令代码建模；
• 具体的find_system使用如下：
• find_system
•
运行程序输出结果如下：
• ans =
•
'ysw4_7'
•
'ysw4_7/Scope'
•
'ysw4_5'
•
'ysw4_5/Integrator'
•
'ysw4_5/Mux'
•
'ysw4_5/Scope'
•
'ysw4_5/Sine Wave'
产生一个常量值；
Digital Clock
在特定的采样间隔产生仿真时间；
Ground
将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单 元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State-Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定 零极点输入函数单元（Zero-Pole）。
Simulink模型库包含的模块很庞大，然而充分的利用每一个模块，并且 熟练的了解和掌握每一个模块的属性显得尤为重要，Simulink模型代码 抒写有利于用户更加好的掌握每一个模块的属性和参数值的含义。 Simulink命令代码属于底层代码调试过程，没有直接在Simulink模型库 中搭建模型更加直观，然而Simulink程序代码能够内嵌到很多可视化界 面下，从而简化显示的界面，特别是GUI界面下的调用Simulink仿真， Simulink命令代码表现一定的优势。 学习目标： （1）熟练掌握Simulink命令的表示方法； （2）熟练运用Simulink命令代码建模；
• 具体的find_system使用如下：
• find_system
•
运行程序输出结果如下：
• ans =
•
'ysw4_7'
•
'ysw4_7/Scope'
•
'ysw4_5'
•
'ysw4_5/Integrator'
•
'ysw4_5/Mux'
•
'ysw4_5/Scope'
•
'ysw4_5/Sine Wave'
产生一个常量值；
Digital Clock
在特定的采样间隔产生仿真时间；
Ground
将未连接的输入端口接地等。
（3）连续（Continuous）模块库：包括线性函数模型。包括有微分单元（Derivative）、积分单 元（Integrator）、线性状态空间系统单元（State-Space）、线性传递函数单元（Transfer Fen）、延时单元（Transport Delay）、可变传输延时单元（Variable Transport Delay）、指定 零极点输入函数单元（Zero-Pole）。
数字仿真技术——matlab与simulink基础
Axis control. axis - Control axis scaling … ...
Graph annotation. plotedit - Tools for editing …. ...
Elementary 3-D plots. plot3 - Plot lines… in 3-D space.
电气信息学院
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
矩阵运算
关系运算
逻辑运算
电气信息学院
MATLAB数值运算
>>a=1:9; >>b=a>4 b= 000011111
c=(a>4)&(a<7) c= 000011000
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
矩阵操作：
MATLAB数值运算
电气信息学院
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
MATLAB绘图功能
MATLAB具有丰富的二维和三维绘图命令/函数
>> help graph2d Two dimensional graphs.
>> help graph3d Three dimensional graphs.
Elementary X-Y graphs. plot - Linear plot. loglog - Log-log scale plot. polar - Polar coordinate plot. …
2.35619746669214
»xzero=fzero(fx,5) xzero =
4.71238898038469 »xzero=fzero(fx,2) xzero = 电气信1.息57学07院9632679490
Graph annotation. plotedit - Tools for editing …. ...
Elementary 3-D plots. plot3 - Plot lines… in 3-D space.
电气信息学院
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
矩阵运算
关系运算
逻辑运算
电气信息学院
MATLAB数值运算
>>a=1:9; >>b=a>4 b= 000011111
c=(a>4)&(a<7) c= 000011000
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
矩阵操作：
MATLAB数值运算
电气信息学院
数字仿真技术——Matlab与Simulink基础
MATLAB绘图功能
MATLAB具有丰富的二维和三维绘图命令/函数
>> help graph2d Two dimensional graphs.
>> help graph3d Three dimensional graphs.
Elementary X-Y graphs. plot - Linear plot. loglog - Log-log scale plot. polar - Polar coordinate plot. …
2.35619746669214
»xzero=fzero(fx,5) xzero =
4.71238898038469 »xzero=fzero(fx,2) xzero = 电气信1.息57学07院9632679490
各种EDA软件对比
度并提供精确有效旳仿真成果
MATLAB是美国MathWorks企业出品旳商业数学软件，用于算法 开发、数据可视化、数据分析以及数值计算旳高级技术计算语 言和交互式环境，主要涉及MATLAB和Simulink两大部分。
它们旳一大特征是有众多旳面对详细应用旳工具箱和仿真块， 涉及了完整旳函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神 经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生 成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。MATLAB产品 族具有下列功能：数据分析；数值和符号计算、工程与科学绘 图；控制系统设计；数字图像信号处理；财务工程；建模、仿 真、原型开发；应用开发；图形顾客界面设计等。MATLAB产品 族被广泛应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿 真等诸多领域。开放式旳构造使MATLAB产品族很轻易针对特定 旳需求进行扩充，从而在不断深化对问题旳认识同步，提升本 身旳竞争力。
PSPICE软件具有强大旳电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、 图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自 动进行电路检验，生成图表，模拟和计算电路。它旳用途非常 广泛，不但能够用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、 电路和信号与系统等课程旳计算机辅助教学。与印制版设计软 件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模 拟程序中最优异旳软件，具有广阔旳应用前景。这些特点使得 PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生旳热烈 欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生旳辅修 课程。
Pspice AA 涉及蒙特卡洛分析、电应力分析、参 数测绘仪、优化分析
经过了AD分析之后旳电路，基本上能够满足我 们旳性能指标要求，当电路经过AA分析之后， 电路旳性能指标基本上能够满足制造生产旳需 求，不会出现成品率太差或者工作不安全等情 况。
MATLAB是美国MathWorks企业出品旳商业数学软件，用于算法 开发、数据可视化、数据分析以及数值计算旳高级技术计算语 言和交互式环境，主要涉及MATLAB和Simulink两大部分。
它们旳一大特征是有众多旳面对详细应用旳工具箱和仿真块， 涉及了完整旳函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神 经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生 成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。MATLAB产品 族具有下列功能：数据分析；数值和符号计算、工程与科学绘 图；控制系统设计；数字图像信号处理；财务工程；建模、仿 真、原型开发；应用开发；图形顾客界面设计等。MATLAB产品 族被广泛应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿 真等诸多领域。开放式旳构造使MATLAB产品族很轻易针对特定 旳需求进行扩充，从而在不断深化对问题旳认识同步，提升本 身旳竞争力。
PSPICE软件具有强大旳电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、 图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自 动进行电路检验，生成图表，模拟和计算电路。它旳用途非常 广泛，不但能够用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、 电路和信号与系统等课程旳计算机辅助教学。与印制版设计软 件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模 拟程序中最优异旳软件，具有广阔旳应用前景。这些特点使得 PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生旳热烈 欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生旳辅修 课程。
Pspice AA 涉及蒙特卡洛分析、电应力分析、参 数测绘仪、优化分析
经过了AD分析之后旳电路，基本上能够满足我 们旳性能指标要求，当电路经过AA分析之后， 电路旳性能指标基本上能够满足制造生产旳需 求，不会出现成品率太差或者工作不安全等情 况。
第九章 MATLAB simulink仿真软件
Discrete Zero-Pole：以零极点表示 的离散传递函数模型
First-Order Hold：一阶采样和保 持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保 持器 Unit Delay：一个采样周期的延时
16
数学运算模块（ Math Operations）
数学运算模块（
标注连线：在线上双击鼠标，出现文本编辑框，输入标记文本
线的分支：按住鼠标右键，在需要分支的地方拉出即可以。或者 按住Ctrl键，并在要建立分支的地方用鼠标拉出即可。 删除连线：单击该连线，按delete键即可
保存模型
– 模型创建完成后，从模型编辑窗口的File菜单项中选择Save或Save As命 令，可以将模型以模型文件的格式(扩展名为.mdl)存入磁盘。
修改模型
– 如果要对一个已经存在的模型文件进行编辑修改，需要打开该模型文件
» 在MATLAB命令窗口直接输入模型文件名(不要加扩展名.mdl)。 » 在模块库浏览器窗口或模型编辑窗口的File菜单中选择Open命令，然后选择 或输入欲编辑模型的名字 » 单击模块库浏览器窗口工具栏上的Open a model命令按钮或模型编辑窗口工 具栏上的Open model命令按钮
Math Operations）
Sum：求和运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算
Gain：比例运算
Math Function：包括指数函数、对数 函数、求平方、开根号等常用数学函数 Trigonometric Function：三角函数， 包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数 Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算
EDA技术设计的常用软件以及仿真工具介绍
1.技术的概念EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从设计、性能分析到设计出IC 版图或版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
例如在飞机过程中，从设计、性能及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。
EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
2 EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：mulSIM7（原EWB的最新版本）、PSCE、、PCAD、Prol、Viewlogic、、Graphics、Synopsys、LSIIogic、、MicroSim等等。
这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局，可输出多种网表文件与第三方软件。
下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。
2.1电子电路设计与仿真工具我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。
但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。
而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。
有没有能够不动用电试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。
说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。
SIMULINK仿真工具箱
与其他工程软件集成
Simulink将与其他工程软件（如CAD、CAE 等）实现无缝集成，方便用户在多个软件之 间进行数据交换和协同工作。
云端仿真和边缘计算
云端仿真
Simulink将支持云端仿真，允许用户在云端 进行大规模、高性能的仿真计算，降低硬件 成本和资源消耗。
边缘计算
Simulink将探索与边缘计算技术的结合，实 现在设备端进行实时仿真和数据处理，满足
统计分析
基于仿真的结果，Simulink可以自 动生成详细的结果报告，方便用户对 仿真过程和结果进行总结和分享。
结果对比
Simulink支持将多个仿真的结果进 行对比，帮助用户更好地理解模型的 性能。
结果报告生成
Simulink提供了丰富的统计分析工 具，用户可以对仿真结果进行统计分 析，以得出更有价值的结论。
特点
Simulink具有直观的图形用户界面， 支持模块化建模，提供了广泛的数学 和信号处理功能，可以模拟各种动态 系统，包括线性、非线性、连续和离 散系统。
Simulink的历史与发展
历史
Simulink最初由MathWorks公司于1990年代初开发，作为MATLAB的一个附加模块推出。随着时间 的推移，Simulink的功能和性能得到了不断增强和改进。
信号处理
Simulink提供了丰富的信号处理 模块，可用于信号生成、滤波、 频谱分析等方面。
电力电子
Simulink在电力电子领域的应用 包括电机控制、逆变器设计、电 源管理等。
02
Simulink核心功能
模型建立
模型创建
Simulink提供了丰富的模块库，用户可以通过 拖拽和连接模块来快速创建模型。
。
代码优化
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 建立库
vlib <库名> 缺省值是 work工作库
2. 映射库到物理目录
vmap <logical_name> <directory_path> 例 vmap work work
3. 编译源代码
vcom <file1>.vhd <file2>.vhd vlog <file1>.v <file2>.v
– 用DSP Builder 建模，生成HDL，仿真 – 用DSP Builder将HDL导入，仿真
– HIL(Quartus+JTAG利用hdl coder生成的批命令和测试平台，然 后用Modelsim进行单独仿真 – Matlab/Simulink和Modelsim协同仿真
4. 启动仿真器
vsim top_entity
ModelSim基本 仿真步骤
5. 添加信号到Wave窗 add wave /* 6. 添加激励, 运行仿真
force run <time_step> <time_units>
在Matlab/Simulink环境中仿真HDL
• DSP Builder
– SIL(Quartus)
连接ModelSim流程例modsimrand.m
Matlab启动 server in shared ModelSim仿真
memory mode:
hdldaemon
modsimrand_plot.m function [iport,tnext] = modsimrand_plot(oport, tnow, portinfo)
1. 运行setup，安装程序。选择“Full product”选项 。当询问security key的时候，选择 NO。 当看 见“ License Wizard”对话框时候，选择“close” 。 2. 运行keygen，生成license.dat, 把它拷贝到新建的 c:\flexlm 目录中。 3. 设置环境变量: LM_LICENSE_FILE = c:\flexlm\license.dat （选择“我的电脑” 按右键 ，选“属性”，再选“高级”，可以看到环境变 量按钮） 4. 运行ModelSim，OK
Altera的仿真库
• 仿真库
– IP Core 仿真库
• 如果设计中包含了MegaWizard 生成的IP Core 或 直接调用了LPM， 则必须制定Altera 仿真库
– 器件族仿真库
Altera仿真库
为ModelSim SE添加Altera的仿真库三种方法
1. 从ModelSim AE版中复制Altera的仿真库 – 1安装ModelSim AE版 – 2在ModelSim AE的安装目录下的Altera目录 就是所要的仿真库
Matlab/Simulink 和EDA仿真工具
ModelSim
Links
Cadence HDL simulator Incisive Mentor Graphics Simulators ModelSim
仿真
• 功能仿真（前仿真）
– 验证电路功能是否符合设计要求，不考虑电路 的门延迟
• 综合后仿真
matlabtb modsimrand mfunc modsimrand_plot -rising /modsimrand/clk -socket portnum
1. 改变工作目录到存放仿真库的目录下 2. 创建新的库 3. 编译库
Altera仿真库-从Quartus 中提取
• 编译库
–对新创建的库进行编译——选择源文件： Quartus安装目录\eda\sim_lib\220pack.vhd altera_mf_components.vhd 再选择编译余下的6个文件
Altera仿真库-从Quartus 中提取
• 还可以再编译其他器件系列的库 • 修改ModelSim 安装目录下的 ModelSim.ini文件只读属性为可写，以便 记录仿真库的路径及映射关系
ModelSim用户界面
库文件视图
命令控制台
ModelSim> 设计加 载前的提示符
VSIM> 设计加载后 的提示符
Matlab/Simulink ModelSim仿真
Matlab Link ModelSim
MATLAB 连接HDL仿真器
MATLAB 连接HDL仿真器
• MATLAB test bench function wraps around and communicates with the HDL simulator during a test bench simulation session.
– ModelSim SE 不带FPGA/CPLD厂家的仿真库
ModelSim版本
• 如用于Matlab/Simulink协同仿真
• 选用ModelSim 6.1~6.3
• 如选用ModelSim AE
– 可以用 相应ModelSim Se的 License. 例如: 最新版本的ModelSim AE 6.4 可以使用 ModelSim Se 6.4的License
ModelSim版本
• ModelSim AE
– Altera OEM 版，功能有限，速度较慢。有厂 家仿真库
• ModelSim PE • ModelSim SE
– 专业版， 性能最强。
Altera和ModelSim
• ModelSim 的版本
– ModelSim AE 要有License – ModelSim AE Free 发行速度跟不上SE 版和Quartus 的 速度
Altera仿真库
2 从Altera 官方网站下载预编译的仿真库
/support/software/do wnload/eda_software/modelsim/msmindex.jsp
Altera仿真库-从Quartus 中提取
3. 从Quartus 中提取
– 验证电路结构是否符合设计要求，估算电路的 门延迟， 不考虑布线的延迟
• 布局布线后仿真（时序仿真）
– 验证是否存在时序违规。电路已经映射到具体 的工艺环境，综合考虑电路的门延迟和路径延 迟
ModelSim仿真
• • • • 设置断点 单步运行 查看当前信号值 从仿真波形回溯源代码
ModelSim的安装