SystemView及其操作简介

SystemView及其操作简介
SystemView及其操作简介
美国ELANIX公司于1995年开始推出SystemView软件⼯具，最早的1.8版为16bit教学版，⾃1.9版开始升为32bit专业版，⽬前我们见到的是4.5版。

SystemView是在Windows95／98环境下运⾏的⽤于系统仿真分析的软件⼯具，它为⽤户提供了⼀个完整的动态系统设计、仿真与分析的可视化系统软件环境，能进⾏模拟、数字、数模混合系统、线性和⾮线性系统的分析设计，可对线性系统进⾏拉⽒变换和Z变换分析。

⼀、SystemView的基本特点
SystemView基本属于⼀个系统级⼯具平台，可进⾏包括数字信号处理（DSP）系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真，并配置了⼤量图符块（Token）库，⽤户很容易构造出所需要的仿真系统，只要调出有关图符块并设置好参数，完成图符块间的连线后，运⾏仿真操作，最终以时域波形、眼图、功率谱、星座图和各类曲线形式给出系统的仿真分析结果。

SystemView的库资源⼗分丰富，主要包括：含有若⼲图符库的主库（MainLibrary）、通信库（Communications Library）、信号处理库（DSP Library）、逻辑库（LogicLibrary）、射频／模拟库（RF Analog Library）、Matlab连接库（M-Link Library）和⽤户代码库（Costum Library）。

⼆、SystemView系统视窗
1、主菜单功能
图1 系统视窗
遵循以下步骤进⼊SystemView系统视窗：
（1）双击SystemView图标，开始启动系统。

（2）⾸先会出现SystemView License Manager窗⼝，可⽤来选择附加库。

本实验中选择Selectall再左键单击OK结束选择。

（3）然后会出现Recent SystemView Files窗⼝，可⽤来⽅便的选择所需打开的⽂件。

在本实验中，左键单击Close结束选择。

完成以上操作，即可进⼊SystemView系统视窗。

如图1所⽰。

系统视窗最上边⼀⾏为主菜单栏，包括：⽂件（File）、编辑（Edit）、参数优选（Preferences）、视窗观察（View）、便签（NotePads）、连接（Connections）、编译器（Compiler）、系统（System）、图符块（Tokens）、⼯具（Tool）和帮助（Help）等11项功能菜单。

执⾏菜单命令操作较简单，例如，⽤户需要清除系统时，可单击“File”菜单，出现⼀个下拉菜单，单击其中的“Newsystem”⼯具条即可。

为说明问题简单起见，将上述操作命令记作：File>>Newsystem，以下类同。

各菜单下的⼯具条及其功能如下表所⽰：
2、快捷功能按钮
在主菜单栏下，SystemView为⽤户提供了16个常⽤快捷功能按钮，按钮功能如下：
：打开系统：保存系统：打印系统
：清除系统：删图符块：切断连线
：布放连线：复制图符：图符翻转
：便签注释：建亚系统：进亚系统
：根轨迹：波特图：重绘系统
：分析窗⼝
3、图符库选择按钮
系统视窗左侧竖排为图符库选择区。

图符块（Token）是构造系统的基本单元模板，相
当于系统组成框图中的⼀个⼦框图，⽤户在屏幕上所能看到的仅仅是代表某⼀个数学模型的
图形标志（图符块），图符块的传递特性由该图符块所具有的仿真数学模型决定。

创建⼀个仿真系统的基本操作时，按照需要调出相应的图符块，将图符块之间⽤带有传输⽅向的连线连接起来。

这样⼀来，⽤户进⾏的系统输⼊完全是图形操作，不涉及语⾔编程问题，使⽤⼗分⽅便。

进⼊系统后，在图符库选择区排列有以下⼏个图符选择按钮，即：
：信源库：亚器件库：加法器
：输⼊/输出：操作库：函数库
：乘法器：信宿库
在上述8个按钮中，除双击“加法器”和“乘法器”图符按钮可直接使⽤外，双击其他按钮后会出现相应的对话框，应进⼀步设置图符块的操作参数。

单击图符库选择区上边的主库开关按钮，将出现通信库（Comm）、信号处理库（DSP）、逻辑库（Logic）、射频／模拟库（RF／Analog）、Matlab连接库（M－Link）和⽤户代码库（Costum）的选择按钮，可分别双击选择调⽤。

三、系统窗下的库选择操作
1、选择设置信源（Source）
创建系统的⾸要⼯作就是按照系统设计⽅案从图符库中调⽤图符块，作为仿真系统的基本单元模块。

可⽤⿏标左键双击图符库选择区内的选择按钮。

现以创建⼀个PN码信源为例，该图符块的参数为2，电平双极性、1v 幅度，100Hz码时钟频率，操作步骤如下：（1）双击“信源库”按钮，并再次双击移出的“信源库图符块”，出现源库（Source Library）选择设置对话框，它将信源库内各个图符块进⾏分类，通过Sinusoid／
Periodic（正弦／周期）、Noise／PN（噪声／PN码）、Aperiodic（⾮周期）和Import （输⼊）4个开关按钮进⾏分类选择和调⽤，如图2（其它库选择对话框与之类似）：
图2 信源库选择设置对话框
（2）单击开关按钮下边的PN Seq图符块表⽰选中，再次单击对话框中的参数按钮Parameters，在出现的参数设置对话框中分别设置：幅度Amplitude=1、直流偏置Offset=0、电平数Level＝2：
（3）分别单击参数设置和信源库对话框的按钮Ok，从⽽完成该图符块的设置。

2、选择设置信宿库（Sink）
尚需要对系统中各测试点或某⼀图符块输出进⾏观察时，通常应放置⼀个信宿（Sink）图符块，⼀般将其设置为“Analysis”属性。

Analysis块相当于⽰波器或频谱仪等仪器的作⽤，它是最常⽤的分析型图符块之⼀。

Analysis块的创建操作如下：
（1）双击系统窗左边图符块，选择按钮区内的“信宿”图符按钮，并再次双击移出的“信宿”块，出现信宿定义（Sink Definition）对话框，如图3所⽰：
图3 信宿定义对话框
（2）单击“Analysis”图符块选中；
（3）最后，单击信宿定义对话框中的Ok按钮完成信宿选择。

3、选择设置操作库（Operator Library）
双击图符库选择区内的“操作库”图符块按钮，并再次双击移出的“操作库”图符块，出现操作库（Operator Library）选择对话框，操作库中的各类图符块可通过6个分类选择开关选⽤，如图4所⽰，库内常⽤图符块主要包括：滤波器／系统块（Filter／Systems）、采样／保持块（Sample／Hold）、逻辑块（Logic）、积分／微分块（Integral／Diff）、延迟块（Delay）、放⼤块（Gain／Scale）。

创建⼀个低通滤波器的操作如下：（1）双击“操作库”图符块按钮，并再次双击移出的图符块，出现操作库选择（SystemView Operator Library）对话框，如图4所⽰：
图4 操作库选择对话框
（2）单击“Linear Sys Filters”图符块选中，再次单击对话框中的参数按钮，出现如5所⽰的定义线性系统的对话框：
图5 定义线性系统的对话框
（3）选中“Design Filters”下的“Analog”可以进⾏模拟滤波器的参数设置。

通常，在没有定义系统时钟的情况下，会出现是否预先定义时钟的提⽰，这时选择“是”，即进⼊系统定时设置。

此时可以如图6所⽰定义参数，即⽣成⼀个Butterworth型截⽌频率为40Hz 的低通滤波器。

（注意：当截⽌频率值⼤于1／2采样频率时，系统出现错误信息。

）（4）单击对话框的Finish按钮完成滤波器的设计。

图6 定义⼀个Butterworth低通滤波器
4、选择设置函数库（Function Library）
双击图符库选择区内的“函数库”图符块按钮，并再次双击移出的“函数库”图符块，出现函数库（Function Library）选择设置对话框，如图7所⽰，设置图符块参数的⽅法与前边类似。

图7 函数库选择设置对话框
对于上述各库的对话框，如果希望知道库内某图符块的功能，可⽤⿏标指在某个图符块上，⽴刻出现⼀个⼩⽂本框，框内以英⽂提⽰⽤户该图符块的功能参数和性质。

5、选择设置通信库（Communication Library）
在系统窗下，单击图符库选择区最上端的开关，图符库选择区内图符内容将改变，双击其中的图符按钮Comm，再次双击移出的Comm图符块，出现通信库（Communication Library）选择设置对话框，如图8所⽰。

通信库中包括通信系统中经常会涉及的BCH、RS、Golay、Vitebi纠错码编码／译码器、不同种类的信道模型、解调器、分频器、锁相环、Costas 环、误⽐特率BER分析等可调⽤功能图符块。

图8 通信库选择设置对话框
6、选择设置逻辑库（Logic Library）
在系统窗下，双击图符库选择区内的“Logic”图符按钮，再次双击移出的“Logic”图符块，出现逻辑库（Logic Library）选择设置对话框，如图9所⽰。

通过6个选择开关按钮可分门别类的选择库内各种逻辑门、触发器和其它逻辑部件。

图9 逻辑库选择设置对话框
7、 Matlab连接库（M-Link Librar）
SystemView具有的M-Link功能可以在SystemView的设计中直接调⽤Matlab的分析⼯具检验仿真结果等。

⽤户可以利⽤Matlab及其⼯具定义某些函数，编辑完成相应功能，设置参数等，并在SystemView中调⽤之。

从SystemView的专业库中拖出⼀个M-Link的图标，并双击它，出现如图10所⽰的
窗⼝。

从这⾥就可以调⼊各Matlab的函数或⽂件。

已加⼊的⽂件显⽰在“Matlab Functions”窗⼝中，⽬前的图标使⽤的函数⽂件显⽰在右端的“M-Link Tokens”窗⼝中。

通过“AddExisting…”和“Remove”按钮就可以加⼊或删除当前包括的⽂件；利⽤“Create New…”可以定义新的⽂件函数；利⽤“Define... ”按钮可以编辑当前⽂件。

“Specify Matlab Function Editor”按钮⽤来指定Matlab的编译器。

函数设定好后，由“Parameters…”按钮进⼊参数设定界⾯，最后由Ok确定。

例如，在“Matlab Functions”窗⼝中选中某⼀⽂件（如“SvuFFT.m”），并单击“Define...¨”按钮，进⼊如图11所⽰的界⾯。

图10 M-Link调⽤Matlab窗⼝
图11 调⽤Matlab的函数定义窗⼝
⽤户需要在各⽂字框中输⼊相应的参数或⽂字，定义该函数输⼊、输出及参数个数，各输⼊输出及参数名字，该函数图标的类型，及所完成的函数运算等。

单击“Add Definition （％SVU）”，就会在下⾯的编辑窗⼝中⾃动写⼊规定格式的说明语句；单击“Get Definition
（％SVU）”,可以⾃动将这些语句写为Matlab⽂件。

函数编辑完成后，单击Ok确定。

回到前⾯所⽰的界⾯，若需要的话，单击“Parameters...”设定参数，就完成了所有的函数设计。

完成整个系统的搭建⼯作及系统的时间设定后，运⾏该系统，SystemView会⾃动启动Matlab，完成相应运算，输⼊结果。

在设计中，⽤户也可利⽤Matlab的调试⼯具对其进⾏调试，直⾄成功。

除已经介绍的图符库外，SystemView还提供了其它种类的丰富库资源，但作为⼀般通信系统的仿真分析，基本可不涉及其他类型库的调⽤，由于篇幅的限制，在此不做进⼀步的详细介绍，在此只作简要介绍。

8、⽤户代码库（Costum Library）简介
SystemView⽀持⽤户⾃⼰定义图标的功能。

以C或C++语⾔编写的源代码通过编译⽣成32位的Windows动态连接库⽂件，可在Windows NT 3.51或Windows 95以上版本的操作系统中运⾏。

9、信号处理库（DSP Library）简介
SystemView 的DSP库中包括了在设计和仿真现代数字信号处理DSP系统中可能⽤到的各种模块。

该库中的图标⽀持通常的DSP芯⽚（包括德州仪器公司的C4x扩展型DSP芯⽚）所⽤到的数学模式。

⽤户也可以选择传统的或扩展的IEEE标准等多种信号格式，还可以在浮点操作下指定指数和尾数的长度。

DSP库中的图标共分为6组：代数运算组、位逻辑组、输⼊输出组、信号处理组、操作组、TMS320.C62xx组。

每组中分别包括了该⽤途中可能⽤到的模块。

⽤DSP库中的图标，与基本库及其它专业库中的各图标相配合使⽤，即可构成现代数字信号处理系统中的各种模型。

10、射频／模拟库（RF/Analog Library）简介
SystemView的射频／模拟库中包括了在设计和仿真⾼频或模拟电路系统中可能⽤到的各种模块。

该库中的图标共分为6组：放⼤器与混合器、RC电路、LC电路、运算放⼤器电路、⼆极管电路、功率分配／合成电路。

每组中分别包括该⽤途中可能⽤到的模块。

⽤射频／模拟库中的图标，与基本库及其它专业库中的各图标相配合使⽤，即可构成⾼频／模拟电路系统中的各种模型。

四、系统定时（System Time）
在SystemView系统窗中完成系统创建输⼊操作（包括调出图符块、设置参数、连线等）后，⾸先应对输⼊系统的仿真运⾏参数进⾏设置，因为计算机只能采⽤数值计算⽅式，起始点和终⽌点究竟为何值？究竟需要计算多少个离散样值？这些信息必须告知计算机。

假如被分析的信号是时间的函数，则从起始时间到终⽌时间的样值数⽬就与系统的采样率或者采样时间间隔有关。

实际上，各类系统或电路仿真⼯具⼏乎都有这⼀关键的操作步骤，SystemView 也不例外。

如果这类参数设置不合理，仿真运⾏后的结果往往不能令⼈满意，甚⾄根本达不到预期的结果。

有时，在创建仿真系统前就需要设置系统定时参数。

当在系统窗下完成设计输⼊操作后，⾸先单击“系统定时”快捷功能按钮，此时将出现系统定时设置（System Time Specification）对话框，如图12所⽰。

⽤户需要设置⼏个参数框内的参数，包括以下⼏条：
图12 系统定时设置对话框
1、起始时间（Start Time）和终⽌时间（Stop Time）
SystemView基本上对仿真运⾏时间没有限制，只是要求起始时间⼩于终⽌时间。

⼀般起始时间设0，单位是秒（s）。

终⽌时间设置应考虑便于观察波形。

2、采样间隔（Time Spacing）和采样数⽬（No.ofSamples）
采样间隔和采样数⽬是相关的参数，它们之间的关系为：
采样数⽬＝（终⽌时间－起始时间）*采样率＋1
SystemView将根据这个关系⾃动调各参数的取值，当起始时间和终⽌时间给定后，⼀般采样数⽬和采样率这两个只需设置⼀个，改变采样数⽬和采样率中的任意⼀个参数，另⼀个将由系统⾃动调整，采样数⽬只能是⾃然数。

3、频率分辨率（Freq.Res.）
但利⽤SystemView进⾏FFT分析时，需根据时间序列得到频率分辨率，系统将根据下列关系是计算分辨率：
频率分辨率＝采样率／采样数⽬
4、更新数值（Update Values）
当⽤户改变设置参数后，需单击⼀次“Time Values”栏内的Update按钮，系统将⾃动更新设置参数，然后单击Ok按钮。

5、⾃动标尺（Auto Scale）
系统进⾏FFT运算时，若⽤户给出的数据点数不是2的整数次幂，单击此按钮后系统将⾃动进⾏速度优化。

6、系统循环次数（No.of System Loops）
在栏内输⼊循环次数，对于“Reset system on loop”项前的复选框，若不选中，每次运⾏的参数都将被保存，若选中，每次运⾏时的参数不被保存，经多次循环运算即可得到统计平均结果。

应当注意的是，不论是设置或修改参数，结束操作前必须单击⼀次Ok按钮，确认后关闭系统定时对
话框。

五、分析窗介绍
设置好系统定时参数后，单击“系统运⾏”快捷功能按钮，计算机开始运算各个数学模型间的函数关系，⽣成曲线待显⽰调⽤。

此后，单击“分析窗⼝”快捷功能按钮进⼊分析窗
（SystemView Analysis ）进⾏操作。

为便于查看演⽰结果，在进⼊分析窗前，⾸先运⾏SystemView ⾃带的锁相环实验，具体步骤如下：
l.进⼊到SystemView 的主界⾯，在屏幕中央的⼯作区单击右键，在弹出菜单中选择Demo 项进⼊到系统⾃带的锁相环实验中。

2.在出现的Welcome to SystemView 窗⼝中，选择Start Demo 开始演⽰，选择Exit 退出演⽰。

这⾥请按Start Demo 开始演⽰。

3.在演⽰过程中，会分阶段多次出现的SystemView Demonstration 窗⼝。

其中Continue 代表继续演⽰，Exit 代表退出演⽰，也可以拖动Demo Speed 上的滑块来改变演⽰的速度。

建议演⽰速度不要调节得过快。

4.此后的演⽰实验中，将由SystemView ⾃动控制⿏标来建⽴锁相环系统并进⾏仿真。

在此过程中，动⽤⿏标有可能扰乱系统的运⾏，除⾮有必要，请不要改变系统原有设置。

在运⾏Demo ⾃动建⽴的系统后，进⼊分析视窗如图13所⽰。

图13 分析窗⼝界⾯
分析窗⼝的主要功能是显⽰系统窗中信宿（主要是Analysis 块）处的⼏类分析波形、功率谱、眼图、信号星座图等信息，每个信宿对应⼀个活动波形窗⼝，可以多种排列⽅式，同时或单独显⽰，也可将若⼲个波形合成在同⼀个窗⼝中显⽰，以便进⾏结果对⽐。

在分析窗⼝下，第⼀⾏为“主菜单栏”，包括：File 、Edit 、Preferences 、Windows 、Help 五个功能栏：第⼆⾏为“⼯具栏”，⾃左⾄右的图标按钮依次为：按钮l ：绘制新图；按钮2：打印新图；按钮3：恢复；按钮4：点绘；按钮5：连点；按钮6：显⽰坐标；按钮7：X 轴标记；按钮8：竖排显⽰；按钮9：横排显⽰；按钮lO ：层叠显⽰；按钮11：X 轴对数化；按钮12：Y 轴对数化；按钮13：所有窗⼝最⼩化；按钮14：打开所有窗⼝；按钮15：动画模拟；按钮16：各窗⼝数据信息；按钮17：微型窗⼝；按钮18：快速缩放；按钮19：极坐标；按钮20：输⼊APG ；按钮21：返回系统视窗；
六、在分析窗下观察分析结果
通信系统的仿真分析结果主要以不同形式的时域或频域系统响应波形、特性曲线来表
⽰，主要包括：时域波形、眼图、功率谱、信号星座图、误码特性曲线等形式，并以活动窗⼝给出。

各类波形显⽰操作主要与“SystemView信宿计算器”对话框的操作有关。

当完成了系统创建输⼊、设置好系统定时参数并运⾏后，便可进⼊分析窗。

单击分析窗下端信宿计算器按钮，出
现“SystemView信宿计算器”对话框，如图14所⽰，该对话框左上部共有11个分类设置开关按钮，右上⾓的“Select one or more Windows：”窗⼝
内顺序给出了分析系统中的“波型号：⽤户信宿名称（信宿块编号）”。

图14 SystemView信宿计算器设置对话框
1、观察时域波形
时域波形是作为常⽤的系统仿真分析结果表达式。

进⼊分析窗后，单击“⼯具栏”内的绘制新图按钮（按钮1），可直接顺序显⽰出放置信宿图符块的时域波形，并可任意单击分析窗⼯具栏中的“窗⼝竖排列”（按钮8）、“窗⼝横排列”（按钮9）。

图15所⽰为加⼊⾼斯噪声的正弦源的时域波形。

图15 输⼊信号时域波形
2、观察眼图
⾸先回顾⼀下“眼图”的概念。

对于码间⼲扰和噪声同时存在的数字传输系统，给出系统传输特性的定量分析是⾮常复杂的事情，⽽利⽤“观察眼图”的这种实验⼿段可以⾮常⽅
便的估计系统传输性能。

实际观察眼图的具体实验⽅法是：⽤⽰波器接在系统接收滤波器输出端，调整⽰波器⽔平扫描周期Ts，使扫描周期与码源周期Tc同步（即Ts＝nT，n为正整数），此时⽰波器显⽰的波形就是眼图。

由于传输码序列的随机性和⽰波器荧光屏的余辉作⽤，使若⼲个码源波形相互重叠，波形酷似⼀个个“眼睛”，故称为“眼图”。

“眼睛”睁得越⼤，表明判决的误码率越低，反之，误码率上升。

在分析窗下，当屏幕上已经出现波形显⽰活动窗⼝后，单击信宿计算器按钮，出现“SystemView信宿计算器”对话框，单击分类设置按钮Style，出现如图16所⽰的参数设置对话框，再次单击其中的Slice，设置合适的起始时间“Start Time［sec］”和观察时间长度“Length[sec］”，单位均为秒。

图16 信宿计算器下的“Style”对话框
3、观察功率谱
当需要观察信号功率谱时，可在分析窗下单击信宿计算器图标按钮，出现“SystemView 信宿计算器”对话框，单击分类设置开关按钮Spectrum，出现如图17所⽰的对话框。

图17信宿计算器下的“Spectrum”对话框接下来选择计算功率谱的条件，如选中“Power Spectrum ［dBm in 50 ohms]”项，则表明计算功率谱的条件是50欧负载上的对数功率谱：在“Select One Windows：”栏内选择信号观测点，如选择“w0：Input（t6）”：最后单击按钮Ok返回分析窗，等待功率谱显⽰活动窗⼝的出现。

图17 输⼊信号功率谱
4、观察信号星座图或相位路径转移图
在对数字调制系统或数字调制信号进⾏分析时，常借助⼆维平⾯的信号星座图（Signal Constellation）来形象的说明某种数字调制信号的“幅度-相位”关系，从⽽可以定性的表明与抗⼲扰能⼒有关的“最⼩信号距离”。

除可以观察信号星座图外，利⽤SystemView还可以观察信号的相位转换图。

在出现信号星座显⽰活动窗⼝后，单击⼯具栏中的“点绘”按钮，可观察星座图，单由“连点”按钮，可观察信号的相位路径转换图，两种操作可相互切换。

点的⼤⼩可利⽤“Preference〉〉Smaller Points in...>>Normal ／small／pixel”修改。

利⽤SystemView观察信号星座图或相位转换图，在分析窗下单击Style按钮，在“Select one window from each list：”栏中的两个窗中分别选中系统输⼊中的两个正交的分量，最后单击按钮Ok结束设置操作，出现信号星座图显⽰活动窗⼝。

如图18所⽰。

图18 星座图
另外，在出现信号星座图后，单击“⼯具栏”内的“动画模拟”按钮，此时活动窗⼝内出现⼀个跳动光点，该光点的变化轨迹正是随所传数字序列改变信号点活动的轨迹。