MATLAB系統(tǒng)仿真級分析1

1、MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.1MATLABMATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析第一次課第一次課 概述概述MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.2課程說明課程說明學時：學時：2020（共十次課）（共十次課）學分：學分：1.51.5教師：高海霞（前七次課）教師：高海霞（前七次課） 馬佩軍（后三次課）馬佩軍（后三次課）教材：無教材：無課件：課后到下述郵箱下載課件：課后到下述郵箱下載 賬戶：賬戶：matlab_matlab_ 密碼：密碼：matlab_nancymatlab_nancy考核：大作業(yè)考核：大作業(yè)MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.3一、

2、一、MATLAB簡介簡介 MATLAB的產生與發(fā)展的產生與發(fā)展 2020世紀世紀7070年代后期，時任美國新墨西哥大學的年代后期，時任美國新墨西哥大學的Cleve MolerCleve Moler教授出于教授出于減輕學生編程負擔的動機，用減輕學生編程負擔的動機，用FORTRANFORTRAN語言編寫了最早的語言編寫了最早的MATLABMATLAB。MATLABMATLAB由由MATrixMATrix和和LABoratoryLABoratory兩詞的前兩詞的前3 3個字母組合而成，即解決線性代數(shù)中的個字母組合而成，即解決線性代數(shù)中的矩陣運算問題。矩陣運算問題。 19841984年美國年美國Mat

3、h WorksMath Works公司把公司把MATLABMATLAB正式推向市場，從這時起，正式推向市場，從這時起，MATLABMATLAB的內核采用的內核采用C C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計算能力外，還新增了語言編寫，而且除原有的數(shù)值計算能力外，還新增了數(shù)據(jù)圖視功能。數(shù)據(jù)圖視功能。 從從19971997年春的年春的5.05.0版起，后歷經版起，后歷經6.06.0、6.56.5、7.07.0、7.57.5（20072007年）等多年）等多個版本的不斷改進，目前已經推出了個版本的不斷改進，目前已經推出了8.08.0版，現(xiàn)在的版，現(xiàn)在的MATLABMATLAB已經遠不僅僅已經遠不僅僅是一個是一

4、個“矩陣實驗室矩陣實驗室”，它已經成為一個集概念設計、算法開發(fā)、建模，它已經成為一個集概念設計、算法開發(fā)、建模仿真、實時實現(xiàn)于一體的集成環(huán)境，它擁有許多衍生的子集工具仿真、實時實現(xiàn)于一體的集成環(huán)境，它擁有許多衍生的子集工具。MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.4一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB的應用范圍的應用范圍MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.5一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB的應用范圍的應用范圍MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.6 一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB的應用范圍的應用范圍MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分

5、析概述概述.7MATLABMATLAB擴展擴展：支持在：支持在MATLABMATLAB中對系統(tǒng)的中對系統(tǒng)的實施和開發(fā)。實施和開發(fā)。MATLABMATLAB工具箱工具箱：專用的函數(shù)庫用來解決：專用的函數(shù)庫用來解決特定領域（通信系統(tǒng)、信號處理、小特定領域（通信系統(tǒng)、信號處理、小波分析、神經網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)等）的波分析、神經網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)等）的問題。問題。SimulinkSimulink：結合了框圖界面和交互仿真：結合了框圖界面和交互仿真能量的系統(tǒng)級設計和仿真工具，可以能量的系統(tǒng)級設計和仿真工具，可以讓用戶完成從算法開發(fā)、仿真或者模讓用戶完成從算法開發(fā)、仿真或者模型驗證的全過程。型驗證的全過程。Blo

6、cksetBlockset：是為：是為simulinksimulink建立的許多專建立的許多專門領域應用的模塊集。門領域應用的模塊集。一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB產品家族產品家族MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.8集成電路應用實例集成電路應用實例MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.9國防科大碩士論文國防科大碩士論文MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.10成電碩士論文成電碩士論文MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.11成電碩士論文成電碩士論文MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.12西電西電 基于ASIC的電壓和電

7、流有效值電路設計MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.13西電西電MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.14GPSGPS系統(tǒng)系統(tǒng)開關電容開關電容ADCADC脈沖調制器脈沖調制器信號產生系統(tǒng)信號產生系統(tǒng)頻率合成器頻率合成器卷積碼譯碼器卷積碼譯碼器DDSDDS芯片芯片全數(shù)字鎖相環(huán)全數(shù)字鎖相環(huán)脈沖占空比控脈沖占空比控制電路制電路運動控制高速運動控制高速芯片芯片位同步電路位同步電路視頻信號解碼視頻信號解碼器芯片器芯片MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.15MATLAB的主要特點的主要特點具有豐富的數(shù)學功能具有豐富的數(shù)學功能1.1.各種矩陣運算，如：正交變換、三角分

8、解、特征值、常見特殊矩陣等各種矩陣運算，如：正交變換、三角分解、特征值、常見特殊矩陣等2.2.各種特殊函數(shù)。如：貝塞爾函數(shù)、勒讓德函數(shù)、伽碼函數(shù)、貝塔函數(shù)各種特殊函數(shù)。如：貝塞爾函數(shù)、勒讓德函數(shù)、伽碼函數(shù)、貝塔函數(shù)、橢圓函數(shù)等。、橢圓函數(shù)等。3.3.各種數(shù)學運算。如：數(shù)值微分、數(shù)值積分、插值、求極值、方程求根各種數(shù)學運算。如：數(shù)值微分、數(shù)值積分、插值、求極值、方程求根、FFT FFT 、常微分方程的數(shù)值解等。、常微分方程的數(shù)值解等。具有很好的圖視系統(tǒng)具有很好的圖視系統(tǒng)1.1.可方便地畫出兩維和三維圖形可方便地畫出兩維和三維圖形2.2.高級圖形處理。如：色彩控制、句柄圖形、動畫高級圖形處理。如：

9、色彩控制、句柄圖形、動畫3.3.圖形用戶界面圖形用戶界面GUIGUI制作工具，可以制作用戶菜單和控件。使用者可以根制作工具，可以制作用戶菜單和控件。使用者可以根據(jù)自己的需求編寫出滿意的圖形界面。據(jù)自己的需求編寫出滿意的圖形界面?？梢灾苯犹幚砺曇艉蛨D形文件可以直接處理聲音和圖形文件1.1.聲音文件。如：聲音文件。如： WAVWAV文件（例：文件（例：wavreadwavread，soundsound等）等）2.2.圖形文件。如：圖形文件。如： bmp bmp 、gif gif 、 pcx pcx 、tif tif 、jpegjpeg等文件。等文件。一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB系統(tǒng)級仿

10、真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.16具有若干功能強大的應用工具箱具有若干功能強大的應用工具箱 如：如：SIMULINKSIMULINK、COMMCOMM、DSPDSP、 SIGNALSIGNAL等工具箱等工具箱使用方便，具有很好的擴張功能使用方便，具有很好的擴張功能 1. 1. 使用使用MATLABMATLAB語言編寫的程序可以直接運行，無需編譯。語言編寫的程序可以直接運行，無需編譯。 2. 2. 可以可以M M文件轉變?yōu)楠毩⒂谄脚_的文件轉變?yōu)楠毩⒂谄脚_的EXEEXE可執(zhí)行文件?？蓤?zhí)行文件。 3. MATLAB3. MATLAB的應用接口程序的應用接口程序APIAPI是是MATLABMATLAB

11、提供的十分重要的組件提供的十分重要的組件 ，由，由 一系列接口指令組成一系列接口指令組成 。用戶就可在。用戶就可在FORTRANFORTRAN或或C C中中 ， 把把MATLABMATLAB當作當作計算引擎使用計算引擎使用具有很好的幫助功能具有很好的幫助功能 1. 1. 提供十分詳細的幫助文件（提供十分詳細的幫助文件（PDF PDF 、HTML HTML 、demodemo文件）。文件）。 2. 2. 聯(lián)機查詢指令：聯(lián)機查詢指令：help help 指令（例：指令（例：help elfunhelp elfun，help exphelp exp），）， lookfor lookfor 關鍵詞（例

12、：關鍵詞（例： lookfor fourier lookfor fourier ）。）。一、一、MATLAB簡介簡介MATLAB的主要特點的主要特點MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.17例例 1 繪制二維曲線繪制二維曲線teyt3sin34 , 0t=0:pi/50:4*pi;y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y)grid MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.18例例 2 繪制三維曲面繪制三維曲面 畫出畫出 所表示的三維曲面。所表示的三維曲面。 x x，y y的取值范圍是的取值范圍是-8,8-8,82222)sin(yxyxzclear;x

13、=-8:0.5:8;y=x;X=ones(size(y)*x;Y=y*ones(size(x);R=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(R)./R;surf(X,Y,Z);colormap(cool) xlabel(x),ylabel(y),zlabel(z) MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.19例例 3 解線性方程組解線性方程組 3x1+x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+ 4x3 = 2.1 Axb x=Ab -x1+4x2+5x3 = -1.4 x=inv(A)*b A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5; b=3.6;2.1;-1.4; x =

14、1.4818 -0.4606 0.3848MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.20例例 4 圖像處理圖像處理Wavelet Toolbox提供的圖提供的圖像壓縮算法可以顯著地減少像壓縮算法可以顯著地減少數(shù)據(jù)量。美國聯(lián)邦調查局數(shù)據(jù)量。美國聯(lián)邦調查局(FBI)使用小波技術壓縮和使用小波技術壓縮和存儲指紋數(shù)據(jù)。壓縮過的圖存儲指紋數(shù)據(jù)。壓縮過的圖像（右）與原來的圖像（左像（右）與原來的圖像（左）幾乎完全相同，而數(shù)據(jù)量）幾乎完全相同，而數(shù)據(jù)量大大減小。大大減小。對對GOES-8衛(wèi)星顯示的衛(wèi)星顯示的1997年年4月月1日暴風雪過后美國東北部雪覆蓋的日暴風雪過后美國東北部雪覆蓋的地區(qū)的圖像做增

15、強處理地區(qū)的圖像做增強處理MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.21例例 5 圖像處理圖像處理修復一個模糊的圖片是使修復一個模糊的圖片是使用用Optimization Toolbox中的帶約束最小二乘法解中的帶約束最小二乘法解決大型稀疏問題的一個例決大型稀疏問題的一個例子。上面是原來模糊的圖子。上面是原來模糊的圖片，下面是修復之后的圖片，下面是修復之后的圖片。片。MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.22例例6 圖像融合圖像融合MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.23例例7 PCM編解碼系統(tǒng)編解碼系統(tǒng)MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.24M

16、ATLAB計算與圖形計算與圖形基本曲線基本曲線MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.25MATLAB計算與圖形計算與圖形統(tǒng)計類統(tǒng)計類MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.26MATLAB計算與圖形計算與圖形數(shù)值解數(shù)值解MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.27MATLAB計算與圖形計算與圖形GUI繪圖繪圖MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.28MATLAB計算：各領域計算：各領域MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.29MATLAB計算：各領域計算：各領域MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.30MATLAB計算可視化：

17、場分析計算可視化：場分析MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.31Top-Down Design Flow系統(tǒng)說明系統(tǒng)說明建立系統(tǒng)級模型、仿真建立系統(tǒng)級模型、仿真設計輸入設計輸入邏輯綜合邏輯綜合系統(tǒng)劃分系統(tǒng)劃分前仿真前仿真布局布線布局布線版圖參數(shù)提取后仿真版圖參數(shù)提取后仿真數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出GDSGDSSystem LevelLogical LevelPhysical Level提出系統(tǒng)提出系統(tǒng)的總體指的總體指標，包括標，包括關鍵功能關鍵功能、子系統(tǒng)、子系統(tǒng)劃分、各劃分、各子系統(tǒng)功子系統(tǒng)功能特點以能特點以及重要的及重要的端口特性端口特性、功率消、功率消耗、封裝耗、封裝要求以及要求以及

18、主要的接主要的接口要求；口要求； 二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.32功能：完成器件的功能描述功能：完成器件的功能描述常用工具：常用工具： 對自頂而下的（對自頂而下的（Top-DownTop-Down）設計方法，往往首先使）設計方法，往往首先使用用VHDLVHDL或是或是Verilog HDLVerilog HDL來完成器件的功能描述，代表來完成器件的功能描述，代表性的語言輸入工具有性的語言輸入工具有SummitSummit公司的公司的Visual HDLVisual HDL和和MentorMentor公司的公司的Renior

19、Renior等。等。 對自下而上的設計，一般從晶體管或基本門的圖形對自下而上的設計，一般從晶體管或基本門的圖形輸入開始，代表性工具有輸入開始，代表性工具有CadenceCadence公司的公司的ComposerComposer和和ViewlogicViewlogic公司的公司的ViewdrawViewdraw等。等。二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具設計輸入設計輸入MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.33功能：采用功能：采用HDLHDL和邏輯綜合工具產生網(wǎng)表，說明各邏輯單和邏輯綜合工具產生網(wǎng)表，說明各邏輯單元的連接關系。基于不同的庫，邏輯綜合工具可以將設元的連接關

20、系?；诓煌膸?，邏輯綜合工具可以將設計思想轉化成對應一定工藝手段的門級電路；將初級仿計思想轉化成對應一定工藝手段的門級電路；將初級仿真中所沒有考慮的門沿（真中所沒有考慮的門沿（gates delaygates delay）反標到生成的）反標到生成的門級網(wǎng)表中門級網(wǎng)表中, ,返回電路仿真階段進行再仿真。最終仿真返回電路仿真階段進行再仿真。最終仿真結果生成的網(wǎng)表稱為物理網(wǎng)表。結果生成的網(wǎng)表稱為物理網(wǎng)表。 常用工具常用工具 Synopsys Synopsys公司的公司的Design CompilerDesign Compiler Cadence Cadence公司的公司的 Builtgates E

21、nvisia Ambit Builtgates Envisia Ambit 二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具邏輯綜合邏輯綜合MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.34數(shù)字電路仿真軟件數(shù)字電路仿真軟件 對于對于Verilog HDLVerilog HDL網(wǎng)表仿真，網(wǎng)表仿真，CadenceCadence公司的公司的Verilog-XLVerilog-XL是基于是基于UNIXUNIX工作站最負盛名的仿真工具；而近年隨工作站最負盛名的仿真工具；而近年隨PCPC工作站的出現(xiàn)，工作站的出現(xiàn)，ViewlogicViewlogic的的VCSVCS和和MentorMentor公司的

22、公司的ModelsimModelsim因其易用性而迅速崛起并成因其易用性而迅速崛起并成為基于廉價為基于廉價PCPC工作站的數(shù)字仿真工具的后起之秀；工作站的數(shù)字仿真工具的后起之秀； 對于對于VHDLVHDL網(wǎng)表仿真，網(wǎng)表仿真，CadenceCadence提供提供LeafrogLeafrog；SynopsysSynopsys公司有公司有VSSVSS，而而MentorMentor公司基于公司基于PCPC的的ModelsimModelsim則愈來愈受到新手們的歡迎。則愈來愈受到新手們的歡迎。模擬電路仿真軟件模擬電路仿真軟件PSPICEPSPICE最早產生于最早產生于BerkleyBerkley大學，經

23、歷數(shù)十年的發(fā)展，隨晶體管線寬的大學，經歷數(shù)十年的發(fā)展，隨晶體管線寬的不斷縮小，不斷縮小，PSPICEPSPICE也引入了更多的參數(shù)和更復雜的晶體管模型，使的也引入了更多的參數(shù)和更復雜的晶體管模型，使的他在亞微米和深亞微米工藝的今天依舊是模擬電路仿真的主要工具。他在亞微米和深亞微米工藝的今天依舊是模擬電路仿真的主要工具。AvantiAvanti是是ICIC設計自動化軟件的設計自動化軟件的“英雄少年英雄少年”，它的，它的HSPICEHSPICE因其在亞微因其在亞微米和深亞微米工藝中的出色表現(xiàn)而在近年得到了廣泛的應用。米和深亞微米工藝中的出色表現(xiàn)而在近年得到了廣泛的應用。CadenceCadence

24、的的SpectreSpectre也是模擬仿真軟件，但應用遠不及也是模擬仿真軟件，但應用遠不及PSPICEPSPICE和和HSPICEHSPICE廣泛。廣泛。 二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具電路仿真電路仿真MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.35布局：決定模塊中單元的位置布局：決定模塊中單元的位置布線：單元與模塊之間連線布線：單元與模塊之間連線版圖輸入工具：版圖輸入工具： CadenceCadence的的VirtuosoVirtuoso布局、布線工具：布局、布線工具： Cadence Cadence的的Design FrameworkDesign Framewo

25、rk、Silicon Ensemble Silicon Ensemble ，Envisia Place & Route DSMEnvisia Place & Route DSM是常用的基于是常用的基于UNIXUNIX工作工作站的全定制設計的布局布線軟件站的全定制設計的布局布線軟件 Cadence SOC_EncounterCadence SOC_Encounter 二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具版圖繪制和自動布局布線版圖繪制和自動布局布線MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.36物理驗證：物理驗證：DRCDRC（Design Rule CheckDesign R

26、ule Check ）：確保版圖滿足特定工藝的設計規(guī)則）：確保版圖滿足特定工藝的設計規(guī)則ERCERC（Electrical Rule CheckElectrical Rule Check ）：檢查）：檢查powerpower，groundground的的shortshort，floating devicefloating device，floating netfloating net等制定的電氣特性等制定的電氣特性LVSLVS（Layout vs. SchematicLayout vs. Schematic）：將）：將layoutlayout與與schematicschematic最比較，檢查

27、電最比較，檢查電路的連接，路的連接，MOSMOS的的lengthlength和和widthwidth值是否匹配值是否匹配寄生參數(shù)提取寄生參數(shù)提取LPELPE（Layout Parameter ExtractionLayout Parameter Extraction ）：確定互連的電阻）：確定互連的電阻和電容和電容ASICASIC設計中最有名、功能最強大的是設計中最有名、功能最強大的是CadenceCadence的的DraculaDracula，可以一次完成，可以一次完成版圖從版圖從DRCDRC，ERCERC、LVSLVS到到LPELPE的工序；的工序；DivaDiva作為其相對較弱的軟件多提

28、作為其相對較弱的軟件多提供給教學用途；供給教學用途；AVANTIAVANTI的的Star-RCStar-RC也是用于物理驗證的強力工具，而也是用于物理驗證的強力工具，而HerculesHercules則是其則是其LVSLVS的排頭兵。的排頭兵。 二、二、VLSI設計流程和設計流程和EDA工具工具物理驗證和版圖參數(shù)提取物理驗證和版圖參數(shù)提取MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.37三、系統(tǒng)級設計與仿真三、系統(tǒng)級設計與仿真系統(tǒng)級設計的任務系統(tǒng)級設計的任務 1. 1. 提出系統(tǒng)的總體指標，包括關鍵功能、子系統(tǒng)劃分、各子系統(tǒng)功提出系統(tǒng)的總體指標，包括關鍵功能、子系統(tǒng)劃分、各子系統(tǒng)功能特點以

29、及重要的端口特性、功率消耗、封裝要求以及主要的接口要求能特點以及重要的端口特性、功率消耗、封裝要求以及主要的接口要求 2. 2. 選擇制造廠商、工藝形式、設計手段；選擇制造廠商、工藝形式、設計手段； 3. 3. 考慮測試方法?？紤]測試方法。系統(tǒng)級設計需要開發(fā)系統(tǒng)級模型系統(tǒng)級設計需要開發(fā)系統(tǒng)級模型及建立模型庫，這些行為模型與實現(xiàn)工藝及建立模型庫，這些行為模型與實現(xiàn)工藝無關，僅用于系統(tǒng)級模擬。無關，僅用于系統(tǒng)級模擬。對于對于EDAEDA過程來說，系統(tǒng)設計的基本內容包括分析方案中的關鍵技術，初過程來說，系統(tǒng)設計的基本內容包括分析方案中的關鍵技術，初步確定設計方案，落實各環(huán)節(jié)具體電路步確定設計方案，落

30、實各環(huán)節(jié)具體電路/ /模塊的實現(xiàn)方法，計算出它們模塊的實現(xiàn)方法，計算出它們的參數(shù)和輸入的參數(shù)和輸入- -輸出關系等。對于有技術難點的問題常常需要經過系統(tǒng)輸出關系等。對于有技術難點的問題常常需要經過系統(tǒng)模型的建立、理論分析、算法設計、計算機仿真分析、芯片設計、關鍵模型的建立、理論分析、算法設計、計算機仿真分析、芯片設計、關鍵單元的典型實驗、電路設計、實驗樣機的制作與調試等多個環(huán)節(jié)。單元的典型實驗、電路設計、實驗樣機的制作與調試等多個環(huán)節(jié)。MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.38系統(tǒng)仿真：所謂仿真就是模型實驗，即通過對系統(tǒng)模型系統(tǒng)仿真：所謂仿真就是模型實驗，即通過對系統(tǒng)模型進行實驗來

31、研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)，根據(jù)真進行實驗來研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)，根據(jù)真實系統(tǒng)的抽象模型實系統(tǒng)的抽象模型( (物理模型和數(shù)學模型物理模型和數(shù)學模型) )，結合計算，結合計算機建立仿真模型，從而獲得真實系統(tǒng)的定量關系，為機建立仿真模型，從而獲得真實系統(tǒng)的定量關系，為后續(xù)設計提供理論根據(jù)。系統(tǒng)仿真技術是在數(shù)學模型后續(xù)設計提供理論根據(jù)。系統(tǒng)仿真技術是在數(shù)學模型基礎上，利用計算機進行實驗研究的方法，是分析、基礎上，利用計算機進行實驗研究的方法，是分析、綜合各類系統(tǒng)的一種研究技術。綜合各類系統(tǒng)的一種研究技術。系統(tǒng)級設計與仿真工具：系統(tǒng)級設計與仿真工具：MATLABMATLAB。三、系統(tǒng)級設計與

32、仿真三、系統(tǒng)級設計與仿真MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.39 在設計研究單位和工業(yè)界，在設計研究單位和工業(yè)界，MATLABMATLAB是工程師們應該掌握的一是工程師們應該掌握的一種工具，是被認作進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。種工具，是被認作進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。MATLABMATLAB在系統(tǒng)級設計和仿真方面的強大能力已經獲得了包括在系統(tǒng)級設計和仿真方面的強大能力已經獲得了包括Texas InstrumentsTexas Instruments、MotorolaMotorola、SMICSMIC等著名公司的認可，等著名公司的認可，TITI的工程師們使用的工程師們

33、使用MATLABMATLAB直接在可復用高層系統(tǒng)模型下面提直接在可復用高層系統(tǒng)模型下面提煉實現(xiàn)細節(jié)，同時生成實時軟件原型，煉實現(xiàn)細節(jié)，同時生成實時軟件原型，MotorolaMotorola的的ICIC設計師設計師認為認為SimulinkSimulink的使用大大加快了產品設計的仿真速度，使仿的使用大大加快了產品設計的仿真速度，使仿真時間由原來的幾小時、幾天縮短到了幾分鐘，真時間由原來的幾小時、幾天縮短到了幾分鐘，SMICSMIC的的PLLPLL設計師們使用設計師們使用SimulinkSimulink進行系統(tǒng)級設計仿真。進行系統(tǒng)級設計仿真。 在美國和歐洲大學中，二十世紀九十年代將在美國和歐洲大學

34、中，二十世紀九十年代將MATLABMATLAB正式列入正式列入了電子工程專業(yè)研究生和本科生的教學計劃，了電子工程專業(yè)研究生和本科生的教學計劃， MATLABMATLAB是必是必須掌握的基本工具。須掌握的基本工具。 博士論文博士論文MATLABMATLABWORDWORD三、系統(tǒng)級設計與仿真三、系統(tǒng)級設計與仿真MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.40應用應用MATLAB進行系統(tǒng)級設計與仿真的一般步驟進行系統(tǒng)級設計與仿真的一般步驟 提出系統(tǒng)各部分的思想及算法，由提出系統(tǒng)各部分的思想及算法，由MATLABMATLAB的的M M語言環(huán)境進行語言環(huán)境進行仿真驗證；仿真驗證； 將驗證的算法在

35、將驗證的算法在MATLABMATLAB自帶的自帶的SimulinkSimulink仿真軟件包中進行系仿真軟件包中進行系統(tǒng)級的仿真；統(tǒng)級的仿真； 根據(jù)系統(tǒng)級仿真結果，再進行相應的調整；反復進行前面三根據(jù)系統(tǒng)級仿真結果，再進行相應的調整；反復進行前面三步，直到得到滿意的步，直到得到滿意的MATLABMATLAB算法為止；算法為止； 將經過將經過MATLABMATLAB和和SimulinkSimulink驗證的算法及系統(tǒng)級設計的結果生驗證的算法及系統(tǒng)級設計的結果生成專用代碼，在專用硬件設計軟件中進行驗證；成專用代碼，在專用硬件設計軟件中進行驗證； 分析經驗證得到的結果，找出設計中存在的缺陷，再次返回

36、分析經驗證得到的結果，找出設計中存在的缺陷，再次返回MATLABMATLAB及及SimulinkSimulink中重復前四步，直到得到滿意的設計方案中重復前四步，直到得到滿意的設計方案三、系統(tǒng)級設計與仿真三、系統(tǒng)級設計與仿真MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.41四、四、Simulink入門入門在工程實際中，系統(tǒng)的結構往往很復雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，在工程實際中，系統(tǒng)的結構往往很復雜，如果不借助專用的系統(tǒng)建模軟件，則很難準確地把一個系統(tǒng)的復雜模型輸入計算機，對其進行進一步的分析與則很難準確地把一個系統(tǒng)的復雜模型輸入計算機，對其進行進一步的分析與仿真。仿真。1990199

37、0年，年，Math WorksMath Works軟件公司為軟件公司為MatlabMatlab提供了新的系統(tǒng)模型圖輸入與仿真工提供了新的系統(tǒng)模型圖輸入與仿真工具，并命名為具，并命名為SimulabSimulab，該工具很快就獲得了廣泛的認可，使得仿真軟件進，該工具很快就獲得了廣泛的認可，使得仿真軟件進入了模型化圖形組態(tài)階段。但因其名字與當時比較著名的軟件入了模型化圖形組態(tài)階段。但因其名字與當時比較著名的軟件SimulaSimula( (面向面向對象程序設計語言對象程序設計語言) )類似，所以類似，所以19921992年正式將該軟件更名為年正式將該軟件更名為SimulinkSimulink。Si

38、mulinkSimulink的出現(xiàn)，給系統(tǒng)分析與設計帶來了福音。顧名思義，該軟件的名稱的出現(xiàn)，給系統(tǒng)分析與設計帶來了福音。顧名思義，該軟件的名稱表明了該系統(tǒng)的兩個主要功能：表明了該系統(tǒng)的兩個主要功能：SimuSimu（仿真）和仿真）和LinkLink（連接），即該軟件可連接），即該軟件可以利用鼠標在模型窗口上繪制出所需要的系統(tǒng)模型，然后利用以利用鼠標在模型窗口上繪制出所需要的系統(tǒng)模型，然后利用SimulinkSimulink提供提供的功能對系統(tǒng)進行仿真和分析。的功能對系統(tǒng)進行仿真和分析。MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.42Simulink入門入門qSimulink是是Matl

39、ab軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與的一個軟件包，它與Matlab語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結果是使得用戶可以的模型化圖形輸入，其結果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構建，而非語言的編程上。把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構建，而非語言的編程上。q所謂模型化圖形輸入是指所謂模型化圖形輸入是指Simulink提供了一些按功能分類的基本提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，的系統(tǒng)模塊，用戶只需要

40、知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調用，而不必考察模塊內部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調用，再將它們連接起來就可以構成所需要的系統(tǒng)模型（以再將它們連接起來就可以構成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進行文件進行存?。?，進而進行仿真與分析。存?。?，進而進行仿真與分析。MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.43數(shù)字式數(shù)字式正弦信號發(fā)生器正弦信號發(fā)生器MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.44正弦波實例正弦波實例1. 1. 在在MatlabMatlab命令窗運行指令命令窗運行指令simulinksimulink，或點擊命令窗中的圖標，便打開，或點擊命令窗中的圖標，便打開SimulinkSimulink模塊庫瀏覽器（模塊庫瀏覽器（Simulink Library BrowserSimulink Library Browser）MATLAB系統(tǒng)級仿真分析系統(tǒng)級仿真分析概述概述.45正