Motorola公司:Simulink的强大仿真能力
加速了测试过程
在 Motorola 的无线用户系统部的设计中心里,工程师在设计混合信号锁相环系统时需要通过削减仿真运行时间和提高仿真能力加速设计周期。在和他们的混合信号在回路仿真器比较过后,证明 Simulink 拥有最快的仿真速度而且同时提高了仿真效果,于是 Motorola 选择了Simulink。
市场的挑战
在 Motorola 无线分部的设计中心,进行混合信号锁相环仿真的工程师们时遇到了仿真时间长、仿真精度低的困难。
Motorola 无线分部开发组的工程师使用锁相环进行载波跟踪、阈值扩展,线性解调、幅值检测以及信号同步。当混合电路中使用了锁相环并且工作在较高频段上时,快速而又不失精度的仿真变得非常重要,这样才能满足项目开发进度的要求。Motorola 采用晶体管级的混合模式 SPICE/Verilog 模型仿真需要两天的时间。Motorola 新定的指标要求对一个有 600 个晶体管的模型仿真时间不能超过两个小时,模型分辨率仍然要求达到兆分之一秒,并且允许进行噪声仿真,仿真软件要支持多平台,开放性要好。
一个锁相环必须建成为数字和模拟子系统的混合模型,才能准确预测类似在时钟周期上的毛刺现象(cycle-to-cycle jitter),并能够分析噪声对锁相环性能的影响。一个成功的仿真软件必须能够处理混合信号,对噪声信号进行精确描述,并能够有效地进行众多时钟周期的仿真。
"我们一直在寻找这样的工具来帮助我们完成项目要求并且能满足 Motorola 内其它项目组的要求", Motorola 锁相环项目组负责人 Jeff Ganger 这样说。
为了达到这样的目标,开发组分析比较了众多用于锁相环仿真的模型,如SPICE/Verilog 模型,Simulink 及混合 Simulink/C 模型。工程师首先试用了较高版本的 SPICE/Verilog 仿真器,仿真一个 100 个晶体管的模型花了近两个小时。由此可估计出一个 600 个晶体管模型将花约 10 个小时,这超出了项目指标要求。
解决方案
开发组终于找到了满足他们要求的仿真软件,MathWorks 公司高性能的行为级仿真环境 - Simulink。Simulink 是混合信号仿真的理想工具,是因为它可以直接使用MATLAB中先进的处理算法,以及 Simulink 可以精确地检测到模拟信号的不连续点而又不影响仿真速度。初步的测试表明,Simulink 只需 10 分钟就完成了 100 微妙具有兆分之一秒分辨率的仿真。工程师们立刻就把选用SPICE模型的可能性排除掉。
Motorola 决定采用 MATLAB 和 Simulink 是基于这样一个事实:除了采用Simulink 模型就可以满足项目组的速度要求外,只有 Simulink 能够提供他们所需要的功能,支持模拟/混合信号系统,大量的功能块库。
"Simulink 模型在满足仿真速度的要求下超过了项目的指标精度,"Motorola 电路设计师 Yuan Yuan 说,"现在精确的仿真只需要几分钟,而不是几小时或几天。"
成果与效益
在采用纯粹的Simulink模型就可以满足了项目组的要求后,工程师们接着利用Simulink的混合信号的能力研究仿真速度和分辨率的关系。他们进一步通过用离散估计模型代替模拟器件模型,并通过实时代码生成工具产生C代码进行仿真,仿真时间只需要2.5分钟,远远低于指定的指标。
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