MatlabSimulink和EDA仿真工具
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
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
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
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
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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
simulink-matlab仿真教程
simulink matlab仿真环境教程Simulink是面向框图的仿真软件。
演示一个Simulink的简单程序【例1.1】创建一个正弦信号的仿真模型。
步骤如下：(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink 命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口，如图1.1所示。
图7.1 Simulink界面(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
(3) 在上图的右侧子模块窗口中，单击“Source”子模块库前的“+”(或双击Source)，或者直接在左侧模块和工具箱栏单击Simulink下的Source子模块库，便可看到各种输入源模块。
(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到的空白模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to 'untitled'”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口，如图1.2所示。
(5)用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
如图1.3所示。
(7) 开始仿真，单击“untitled”模型窗口中“开始仿真”图标，或者选择菜单“Simulink”——“Start”，则仿真开始。
双击“Scope”模块出现示波器显示屏，可以看到黄色的正弦波形。
matlab Simulink仿真
Math Operations数学模块 Abs：求绝对值 Add：求和 Algebraic Constraint：代数约束 Sum：加减运算 Product：乘运算 Divide：除运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算
25
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 Sign：符号函数 Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为 幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输 入合成复数输出 Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和 虚部输出 Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成 复数输出
28Biblioteka Sources 输入源模块
Band-Limited White Noise：限带白噪声 Chirp Signal：啁啾信号 Clock：时钟信号。 Constant：常数信号。 Ground：接地 In1：输入端。
这个通用库包含Simulink仿真常用的基本 模块，本章建模所需的模块大部分在 此库中
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图7-4 Simulink 通用模块库包含的子库情 况
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Simulink 通用模块库的子库简介如下: Commonly Used Blocks通用模块 Bus Creator输入信号合并成向量信号 Bus Selector输入向量分解成多个信号 Creator输出信号 Constant输出常量信号 Data Type Conversion数据类型转换 Demux输入向量转换成标量
MATLAB建模与仿真工具箱的使用指南
MATLAB建模与仿真工具箱的使用指南绪论近年来，建模与仿真技术在各个领域的应用越来越广泛。
MATLAB作为一款强大的科学计算软件，拥有丰富的工具箱，其中建模与仿真工具箱是其中一项重要的功能。
本文将从初学者角度出发，指导读者如何使用MATLAB建模与仿真工具箱进行模型的构建和仿真。
一、建模与仿真简介1.1 建模的概念与意义建模是指利用已有的数据或者基础理论，通过建立数学或物理模型来描述和解决实际问题的过程。
建模能够对复杂的系统或现象进行抽象和简化，从而更好地理解和分析问题。
通过建模，我们可以预测系统的行为、优化系统性能、辅助决策等。
1.2 仿真的概念与应用仿真是指通过对建立的模型进行计算机模拟，以模拟实际系统或现象的行为。
仿真可以提供系统的动态演化信息，帮助我们理解系统行为，并且可以进行参数调整和优化。
仿真还可以用于产品开发、系统设计、风险评估等方面。
二、MATLAB建模与仿真工具箱简介2.1 工具箱的作用与组成MATLAB建模与仿真工具箱是为了方便用户进行系统建模与仿真而开发的一系列工具集合。
它包含了各种用于建模与仿真的函数、算法和工具，涵盖了多个领域的建模需求，如控制系统、信号处理、通信系统等。
2.2 常用工具箱的功能介绍2.2.1 SimulinkSimulink是MATLAB中最常用的建模与仿真工具，它提供了一个图形化的界面，可以通过将各种预定义的模块进行连接来构建系统模型。
Simulink支持多种类型的模型，如连续时间系统、离散时间系统、混合系统等。
Simulink还提供了丰富的仿真和分析工具，如参数扫描、优化、系统响应分析等。
2.2.2 Control System ToolboxControl System Toolbox是用于控制系统建模与仿真的工具箱，它提供了大量的函数和算法，用于设计和分析线性控制系统。
Control System Toolbox支持多种控制器设计方法，如PID控制器、先进的模型预测控制器等。
MatlabSimulink仿真步骤
MatlabSimulink仿真步骤MATLAB基础与应⽤简明教程张明等编著北京航空航天⼤学出版社(2001.01)MATLAB软件环境是美国New Mexico⼤学的Cleve Moler博⼠⾸创的，全名为MATrix LABoratory（矩阵实验室）。
它建⽴在20世纪七⼋⼗年代流⾏的LINPACK（线性代数计算）和ESPACK（特征值计算）软件包的基础上。
LINPACK和ESPACK软件包是从Fortran语⾔开始编写的，后来改写为C语⾔，改造过程中较为复杂，使⽤不便。
MATLAB是随着Windows环境的发展⽽迅速发展起来的。
它充分利⽤了Windows环境下的交互性、多任务功能语⾔，使得矩阵计算、数值运算变得极为简单。
MATLAB语⾔是⼀种更为抽象的⾼级计算机语⾔，既有与C语⾔等同的⼀⾯，⼜更为接近⼈的抽象思维，便于学习和编程。
同时，它具有很好的开放性，⽤户可以根据⾃⼰的需求，利⽤MATLAB提供的基本⼯具，灵活地编制和开发⾃⼰的程序，开创新的应⽤。
本书重点介绍了MATLAB的矩阵运算、符号运算、图形功能、控制系统分析与设计、SimuLink仿真等⽅⾯的内容。
Chap1 MATLAB⼊门与基本运算本章介绍MATLAB的基本概念，包括⼯作空间；⽬录、路径和⽂件的管理⽅式；帮助和例题演⽰功能等。
重点介绍矩阵、数组和函数的运算规则、命令形式，并列举了可能得到的结果。
由于MATLAB的符号⼯具箱是⼀个重要分⽀，其强⼤的运算功能在科技领域有特殊的帮助作⽤。
1.1 MATLAB环境与⽂件管理1.2 ⼯作空间与变量管理1.2.1 建⽴数据x1=[0.2 1.11 3]; y1=[1 2 3;4 5 6]建⽴⼀维数组x1和⼆维矩阵y1。
分号“；”表⽰不显⽰定义的数据。
MATLAB还提供了⼀些简洁⽅式，能有规律地产⽣数组：xx=1:10 %xx从1到10，间隔为1xx=-2:0.5:1 %xx从-2到1，间隔为0.5linespace命令等距离产⽣数组，logspace在对数空间中等距离产⽣数组。
第22章 Matlab系统级仿真工具Simulink及应用
可访问MATLAB，从而对结果进行分析与可视化，定制建 模环境，定义信号参数和测试数据
模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错 误
2017/9/16
三、 Simulink基础
1. Simulink启动 用命令行方式启动Simulink。即在MATLAB的命令窗口 中直接键入如下命令： >>simulink 使用工具栏按钮启动Simulink，即用鼠标单击MATLAB 工具栏中的Simulink 按钮 均会打开 Simulink Library Browser 在MATLAB的命令窗口中直接键入“Simulink3”，同样 会出现一个用图标形式显示的Library
2017/9/16
Simulink库浏览器
Simulink模块库窗口
2017/9/16
2. Simulink模块库
2017/9/16
上图为Simulink模块库浏览窗口，其中包括下图所示的 左侧基本模块库窗口和上图右侧的扩展模块库窗口
Blockset
Blockset ， 即 模 块 库 ， 是 MathWorks 公司提供的面向 特定领域的专业模块库，它 是 Simulink 基本功能的扩展 ，极大地方便了用户搭建特 定应用领域的模型 在 MATLAB 命令窗口中直接 输入如下指令 >>dsplib 可与第三方共同开发来扩展 模块库
仿真 仿真是以相似性原理、控制论、信息技术及相关领域的 有关知识为基础，以计算机和各种专用物理设备为工具，借 助系统模型对真实系统进行试验研究的一门综合性技术。它 利用物理或数学方法来建立模型，类比模拟现实过程或者建 立假想系统，以寻求过程的规律，研究系统的动态特性，从 而达到认识和改造实际系统的目的。 物理仿真： 研制某些实体模型，使之重现系统的各种状态 数学仿真： 用数学语言去表述一个系统，并编制程序在计算机上对 实际系统进行研究的过程 对系统进行仿真时，除了模型外还需要仿真算法，仿真软件
第10章MATLAB Simulink仿真软件
模块库
Simulink的模块库提供了大量模块。单击模 块库浏览器中Simulink前面的“+”号，将看 到Simulink模块库中包含的子模块库，单击 所需要的子模块库，在右边的窗口中将看 到相应的基本模块，选择所需基本模块， 可用鼠标将其拖到模型编辑窗口。
郑珺 浙江传媒学院
第10章 MATLAB Simulink仿真软件
10.1 Simulink操作基础 10.2 系统仿真模型 10.3 系统的仿真 10.4 使用命令操作对系统进行仿真 10.5 子系统及其封装技术 10.6 S函数的设计与应用
郑珺 浙江传媒学院
仿真的概念
仿真是以相似性原理、控制论、信息技术 及相关领域的有关知识为基础，以计算机 和各种专用物理设备为工具，借助系统模 型对真实系统进行试验研究的一门综合性 技术。它利用物理或数学方法来建立模 型，类比模拟现实过程或者建立假想系 统，以寻求过程的规律，研究系统的动态 特性，从而达到认识和改造实际系统的目 的。
郑珺 浙江传媒学院
1 选择相应的系统模块并将其拷贝（或拖动）到新 建的系统模型中
郑珺 浙江传媒学院
2 模块连线
在选择构建系统模型所需的所有模块后，需要按照 系统的信号流程将各系统模块正确连接起来。连接系 统模块的步骤如下： (1) 使用鼠标左键单击起始模块。 (2) 按下Ctrl键，并用鼠标左键单击目标块。
初始化信号 初始化信号
矩阵串联器 矩阵串联器
合并合输并入信输号入为信一号个为输一出个输出
模块控制信模息块控制信息
信号组合器 信号组合器
信号探测器 信号探测器
信号维数改信变号器维数改变器 选择或重组选信择号或重组信号 信号线属性修改
MATLAB_SIMULINK仿真
第 7 章 S IMULINK 交互式仿真集成环境SIMULINK 是MATLAB 最重要的组件之一，它向用户提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在这环境中，用户无须书写大量的程序，而只需通过简单直观的鼠标操作，选取适当的库模块，就可构造出复杂的仿真模型。
SIMULINK 的主要优点：● 适应面广。
可构造的系统包括：线性、非线性系统；离散、连续及混合系统；单任务、多任务离散事件系统。
● 结构和流程清晰。
它外表以方块图形式呈现，采用分层结构。
既适于自上而下的设计流程，又适于自下而上逆程设计。
● 仿真更为精细。
它提供的许多模块更接近实际，为用户摆脱理想化假设的无奈开辟了途径。
● 模型内码更容易向DSP ，FPGA 等硬件移植。
基于本书定位，为避免内容空泛，本节对于SIMULINK 将不采用横断分层描述，即不对SIKULINK 库、模块、信号线勾画标识等进行分节阐述。
本节将以四个典型算例为准线，纵向描述SIMULINK 的使用要领。
7.1连续时间系统的建模与仿真7.1.1基于微分方程的SIMULINK 建模本节将从微分方程出发，以算例形式详细讲述SIMULINK 模型的创建和运行。
【例7.1-1】在图7.1-1所示的系统中，已知质量1=m kg ，阻尼2=b N.sec/m ，弹簧系数100=k N/m ，且质量块的初始位移05.0)0(=x m ，其初始速度0)0(='x m/sec ，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。
图7.1-1 弹簧—质量—阻尼系统（1）建立理论数学模型 对于无外力作用的“弹簧—质量—阻尼”系统，据牛顿定律可写出m（7.1）x bx+'=+''kx代入具体数值并整理，可得-2-'=''（7.2）xx100x（2）建模的基本思路（3）图7.1-2（4）开启空白（新建）模型窗（5）图 7.1-3 （6）（7）图 7.1-4 （8）图 7.1-5图 7.1-6图 7.1-7（9）（10）（11）图7.1-8图7.1-9 （12）图7.1-10图7.1-11图7.1-12图7.1-13（13）图7.1-147.1.2 基于传递函数的SIMULINK 建模【例7.1-2】对于图7.1-15所示的多环控制系统，（1）求系统传递函数)()()(s U s Y s G ；（2）求该系统的单位阶跃响应。
将SIMULINK模型转换为RTL描述的EDA工具设计
第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介３．１软件环境在本课题的设计中主要使用了三种软件工具：ＭＡＴＬＡＢ６．５、ＭｏｄｅｌＳｉｍＳＥ５．８ｄ和１ＳＥ６＇３。
下面对这三种软件作一个简单的介绍。
３．１．１Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ的ＭＡＴＬＡＢ６．５ＭＡＴＬＡＢ产品家族是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的用于概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的集成环境。
由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得ＭＡＴＬＡＢ在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在ＭＡＴＬＡＢ的主要应用方向一科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有上千万的使用者ｆ４】。
图３－ｔ显示了ＭＡＴＬＡＢ的基本窗口。
图３．１ＭＡＴＬＡＢ基本窗口电子科技大学硕士论文３．１．１．１ＭＡＴＬＡＢ的功能简介在ＭＡＴＬＡＢ产品家族中，ＭＡＴＬＡＢ工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程型（Ｍ语言）开发平台，提供了体系中其他工具所需要的集成环境（比如Ｍ语言的解释器）。
同时由于ＭＡＴＬＡＢ对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。
ＭＡＴＬＡＢ产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了ＳＩＭＵＬＩＮＫ，用来对动态系统建模仿真。
其框图化的设计方式和良好的交互性，对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低，工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。
针对控制逻辑的开发，协议栈的仿真等要求，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司在ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台上还提供了用于描述复杂事件驱动系统的逻辑行为的建模仿真工具一Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，通过Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，用户可以用图形化的方式描述事件驱动系统的逻辑行为，并无缝的结合到ＳＩＭＵＬＩＮＫ的动态系统仿真中。
图３—２展示了ＭＡＴＬＡＢ软件包的层次结构。
图３－２ＭＡⅡＡＢ层次结构在ＭＡＴＬＡＢ／ｓＩＭｕＬＩＮＫ基本环境之上，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司为用户提供了丰富的扩展资源，这就是大量的Ｔｏｏｌｂｏｘ和Ｂｌｏｃｋｓｅｔ。
matlab仿真工具 基本操作
matlab仿真工具基本操作Matlab是一种功能强大的数学仿真工具，它提供了丰富的功能和工具箱，可以用于各种科学计算、数据分析和模型仿真等领域。
本文将介绍Matlab仿真工具的基本操作，帮助读者快速上手使用该工具。
一、Matlab的安装与启动在开始使用Matlab之前，首先需要将其安装在计算机上。
用户可以从MathWorks官方网站下载Matlab的安装程序，并按照安装向导进行操作。
安装完成后，可以通过桌面上的快捷方式或者在命令行中输入"matlab"来启动Matlab。
二、Matlab的界面与基本操作Matlab的界面由多个窗口组成，包括命令窗口、编辑器窗口、工作空间窗口、命令历史窗口等。
用户可以通过菜单栏、工具栏或者命令行来执行各种操作。
1. 命令窗口：用户可以在命令窗口中直接输入Matlab命令，并按下Enter键执行。
Matlab会立即给出相应的结果，并显示在命令窗口中。
2. 编辑器窗口：用户可以在编辑器窗口中编写Matlab脚本文件，以便进行更复杂的操作。
脚本文件可以保存为.m文件，并通过命令窗口中的"run"命令或者点击编辑器窗口中的运行按钮来执行。
3. 工作空间窗口：工作空间窗口显示了当前Matlab工作空间中的变量列表。
用户可以通过命令行或者脚本文件来创建、修改和删除变量，并在工作空间窗口中查看其值和属性。
4. 命令历史窗口：命令历史窗口记录了用户在命令窗口中输入的所有命令，方便用户查找和重复使用。
三、Matlab的数学计算功能Matlab提供了丰富的数学计算函数，可以进行向量和矩阵运算、符号计算、微积分、线性代数、概率统计等操作。
用户可以通过命令行或者脚本文件来调用这些函数，并进行各种数学计算。
1. 向量和矩阵运算：Matlab中可以方便地定义和操作向量和矩阵。
用户可以使用矩阵运算符（如+、-、*、/）对向量和矩阵进行加减乘除等运算，还可以使用内置函数（如transpose、inv、det）进行转置、求逆和求行列式等操作。
第8章 MATLAB Simulink仿真软件
Simulink的模块库提供了大量模块。单击模块库浏 的模块库提供了大量模块。 的模块库提供了大量模块 览器中Simulink前面的“+”号，将看到 前面的“ 号 将看到Simulink 览器中 前面的 模块库中包含的子模块库， 模块库中包含的子模块库，单击所需要的子模块 在右边的窗口中将看到相应的基本模块， 库，在右边的窗口中将看到相应的基本模块，选 择所需基本模块， 择所需基本模块，可用鼠标将其拖到模型编辑窗 同样，在模块库浏览器左侧的Simulink栏上 口。同样，在模块库浏览器左侧的 栏上 单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中单击Open 单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中单击 the ‘Simulink’ Libray 命令，将打开 命令，将打开Simulink基本 基本 模块库窗口。单击其中的子模块库图标， 模块库窗口。单击其中的子模块库图标，打开子 模块库，找到仿真所需要的基本模块。 模块库，找到仿真所需要的基本模块。
系统的仿真 设置仿真参数
打开系统仿真模型，从模型编辑窗口的 打开系统仿真模型，从模型编辑窗口的Simulation菜单中选 菜单中选 命令， 择Simulation parameters命令，打开一个仿真参数对话框， 命令 打开一个仿真参数对话框， 在其中可以设置仿真参数。仿真参数对话框包含5个可以 在其中可以设置仿真参数。仿真参数对话框包含 个可以 相互切换的选项卡： 相互切换的选项卡： (1) Solver选项卡：用于设置仿真起始和停止时间，选择微分 选项卡： 选项卡 用于设置仿真起始和停止时间， 方程求解算法并为其规定参数，以及选择某些输出选项。 方程求解算法并为其规定参数，以及选择某些输出选项。 (2) Workspace I/O选项卡：用于管理对 选项卡： 选项卡 用于管理对MATLAB工作空间 工作空间 的输入和输出。 的输入和输出。 (3) Diagnostics选项卡：用于设置在仿真过程中出现各类错 选项卡： 选项卡 误时发出警告的等级。 误时发出警告的等级。 (4) Advanced选项卡：用于设置一些高级仿真属性，更好地 选项卡： 选项卡 用于设置一些高级仿真属性， 控制仿真过程。 控制仿真过程。 (5) Real-time Workshop选项卡：用于设置若干实时工具中 选项卡： 选项卡 的参数。如果没有安装实时工具箱，则将不出现该选项卡。 的参数。如果没有安装实时工具箱，则将不出现该选项卡。
Matlab Simulink和EDA仿真工具
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.
MATLAB连接ModelSim流程例
• 8 重新仿真
ModelSim： restart 重复步骤7， 输入激励信号，运行仿真。
MATLAB连接ModelSim流程例
• 9 结束仿真
– ModelSim
quit 退出仿真 quit 结束ModelSim
– Matlab
hdldaemon(‘kill’) 关闭连接
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)
MATLAB连接ModelSim流程例
• 5关联HDL设计与MATLAB函数 ，执行ModelSim
命令
vsimmatlab xxx xxx为设计名 例 vsimmatlab modsimrand
• 6加载仿真器，执行vsim命令
matlabtb xxx -mfunc yyy -rising zzz -socket 端口号 xxx为实例名， yyy为m函数名, zzz为时钟激励信号
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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