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光盘镜像,成功进行机载通信系统开发的5个技巧

日期:2019-12-21编辑作者:新闻资讯

【据美国《军用航宇电子》网站2011年11月29日报道】现代机载通信系统必须是可移动的,能在恶劣环境中工作,克服各种主被动干扰,并满足各种任务想定的需求。同时,机载通信系统必需满足互操作性要求的灵活性以及日益增多的多媒体数据流对通信系统的高吞吐量需求。例如,联合战术无线电系统必须能够通过收发器中波形因数的变化发送和接收多种波形。为满足所有这些要求,设计人员必须利用可编程的DSP和FPGA来创建包括软件和硬件在内的系统。要创建,测试和部署这些系统,工程师们需要采用一个新的发展样式,其中重点是创建和测试系统原型样机,从而节约时间和成本。

中文名: 矩阵实验室
英文名: Mathworks Matlab R2009a UNIX
资源格式: 光盘镜像
发行时间: 2009年
地区: 美国
语言: 英文
简介:

MathWorks 公司的专家Mike Mulligan和Jon Friedman根据和众多防务企业的客户共事多年的经验,表示开发通信系统有下述5个技巧:

语言:英语
网址:www.mathworks.com
类别:科学计算软件
操作系统:UNIX

1.建立一个可执行的系统级模型

MATLAB 的名称源自 Matrix Laboratory ,它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。

开发一个现代通信系统的第一步是建立一个系统级模型,该模型能够被仿真用来研究系统设计方案进行方案比较,从而建立对系统能够满足客户需求的信心。系统级模型将由很多组件构成,其中包括:发射波形的详细模型、综合考虑了很多环境和干扰效应的信道模型以及涵盖了射频前端和多种模拟/数字信号处理算法的接收机模型。建立系统级模型的直接好处之一就是使得在射频域开发分析组件的射频工程师和在时间域开发设计的系统架构师和信号处理工程师能够协同工作。

MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且利用 MATLAB 产品的开放式结构,可以非常容易地对 MATLAB 的功能进行扩充,从而在不断深化对问题认识的同时,不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能力。

2.选择一个透明、灵活的算法开发环境

图片 1

现代通信系统是建立在一系列现有的算法或知识产权基础上的。如果能够在工作环境中非常容易地再利用各种已有的知识产权,将可以极大地改进设计团队的效率。黑盒阻碍创新,完全重新研究新的替代方案是非常困难的。此外,开发环境应该允许工程师轻松创建测试模式或者输入信号去验证算法是否对信号进行了正确的编码或解码。有效的技术计算环境使得工程师们能够围绕以数据为核心的工作流开展工作。在该环境中,输入信号被产生或读取,输出信号被可视化和分析。其灵活性相对于传统的数据和算法工作流会被分离的环境是一大优势。

目前 MATLAB 产品族可以用来进行:

3.研究多种接收机设计方案

·数值分析
·数值和符号计算
·工程与科学绘图
·控制系统的设计与方针
·数字图像处理
·数字信号处理
·通讯系统设计与仿真
·财务与金融工程

通信标准具体指出了波形要确保互操作性所必须满足的详细需求,这些需求实际上只是针对发射机提出的。通信系统工程师在接收机设计方面面临着更大的设计挑战,也拥有更好的改进整个系统性能的机会。在一个可执行的模型上仿真载波信号和定时同步修复算法使得设计师可以在将设计交付硬件之前研究更多的备选方案。

MATLAB 是 MATLAB 产品家族的基础,它提供了基本的数学算法,例如矩阵运算、数值分析算法,MATLAB 集成了 2D 和 3D 图形功能,以完成相应数值可视化的工作,并且提供了一种交互式的高级编程语言—— M 语言,利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。

4.确保浮点无缝转换为定点

MATLAB Compiler 是一种编译工具,它能够将那些利用 MATLAB 提供的编程语言—— M 语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件 COM 组件等等。这样就可以扩展 MATLAB 功能,使 MATLAB 能够同其他高级编程语言例如 C/C++ 语言进行混合应用,取长补短,以提高程序的运行效率,丰富程序开发的手段。

多数通信系统的设计起初是利用浮点算法开发出来的,未考虑换算和量化。然而许多现代通信系统采用的是的数字硬件。因此,要确保整个系统设计满足需求,必须尽早考虑由定点运算所带来的影响。随着波形的日益复杂以及同一带宽上传输的信息量的日益增多,这一挑战变得越发尖锐,由定点计算量化误差所带来的影响会越来越大。理想的开发环境中,工程师们可以设计程序初期用浮点,然后再转换为定点,防止定点翻译错误被引入却未被发现。

利用 M 语言还开发了相应的 MATLAB 专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的,用户不仅可以查看其中的算法,还可以针对一些算法进行修改,甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前 MATLAB 产品的工具箱有四十多个,分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。

5.重复利用可执行模型开展硬件执行和验证

Simulink 是基于 MATLAB 的框图设计环境,可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真,它的建模范围广泛,可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模,例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车等等,其中了包括连续、离散,条件执行,事件驱动,单速率、多速率和混杂系统等等。 Simulink 提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面,而且 Simulink 还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合,利用 Simulink 几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。

从设计到硬件实现包括执行和验证2个途径,其中执行是由自动生成的C或HDL代码驱动,验证是看硬件的执行是否满足需求。如果一个工程化设计团队已使用上述4个技巧,他们就需采用可以将浮点转换为定点并生成代码的算法模型。现代工具支持从这些模型中产生C / C + +和HDL代码。此外,在仿真环境中被用来研究各种设计方案的测试手段和方法,应能连同可执行的系统级模型被重复用来验证在硬件中执行的设计满足需求。

Stateflow 是一个交互式的设计工具,它基于有限状态机的理论,可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。 Stateflow 与 Simulink 和 MATLAB 紧密集成,可以将 Stateflow 创建的复杂控制逻辑有效地结合到 Simulink 的模型中。

工程师们要将上述5个秘诀应用于实践,必须利用现代化的工具,如MATLAB和Simulink建立仿真环境。通过仿真环境而不是硬件原型进行方案设计和选择,将可以更有效地开发通信系统。利用MATLAB进行算法评估的DSP工程师可以轻松地将他们的设计转化为定点,并利用系统级的Simulink模型测试设计方案的性能。

在 MATLAB 产品族中,自动化的代码生成工具主要有 Real-Time Workshop ( RTW )和 Stateflow Coder ,这两种代码生成工具可以直接将 Simulink 的模型框图和 Stateflow 的状态图转换成高效优化的程序代码。利用 RTW 生成的代码简洁、可靠、易读。目前 RTW 支持生成标准的 C 语言代码,并且具备了生成其他语言代码的能力。整个代码的生成、编译以及相应的目标下载过程都是自动完成的,用户需要做得仅仅使用鼠标点击几个按钮即可。 MathWorks 公司针对不同的实时或非实时操作系统平台,开发了相应的目标选项,配合不同的软硬件系统,可以完成快速控制原型( Rapid Control Prototype )开发、硬件在回路的实时仿真( Hardware-in-Loop )、产品代码生成等工作。

另外, MATLAB 开放性的可扩充体系允许用户开发自定义的系统目标,利用Real-Time Workshop Embedded Coder 能够直接将 Simulink 的模型转变成效率优化的产品级代码。代码不仅可以是浮点的,还可以是定点的。

MATLAB 开放的产品体系使 MATLAB 成为了诸多领域的开发首选软件,并且, MATLAB 还具有 300 余家第三方合作伙伴,分布在科学计算、机械动力、化工、计算机通讯、汽车、金融等领域。接口方式包括了联合建模、数据共享、开发流程衔接等等。

MATLAB 结合第三方软硬件产品组成了在不同领域内的完整解决方案,实现了从算法开发到实时仿真再到代码生成与最终产品实现的完整过程。

主要的典型应用包括:

·控制系统的应用与开发——快速控制原型与硬件在回路仿真的统一平台 dSPACE
·信号处理系统的设计与开发——全系统仿真与快速原型验证, TI DSP 、 Lyrtech 等信号处理产品软硬件平台
·通信系统设计与开发——结合 RadioLab 3G 和 Candence 等产品
·机电一体化设计与开发——全系统的联合仿真,结合 Easy 5 、 Adams 等

下面是用户共享的文件列表,您可以用迅雷或电驴进行下载

Mathworks.Matlab.R2009a.UNIX.ISO-TBE.iso

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Mathworks.Matlab.R2009a.UNIX.ISO-TBE.nfo

ed2k://|file|Mathworks.Matlab.R2009a.UNIX.ISO-TBE.nfo|13104|e44f64c7523819f5c64b0c760d964312|h=rt7r4o2ylhfz3tv4jkjvx4avffssrfv7|/

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