Matlab是全球使用最廣泛的算法開發(fā)產(chǎn)品之一,它長期服務(wù)于自己的領(lǐng)域,與EDA和硬件實現(xiàn)相距甚遠。但隨著它的開發(fā)商MathWorks公司與第三方供應(yīng)商攜手合作將Matlab帶入FPGA和ASIC設(shè)計領(lǐng)域,這種狀況將發(fā)生改變。

MathWorks聲稱,它將攜SystemC建模工具、行為級綜合和高層驗證工具進軍電子系統(tǒng)級(ESL)設(shè)計市場。

如果時機合適,Matlab將迅速成為該市場的重磅炸彈,因為作為DSP算法的首選開發(fā)工具,它擁有很大的用戶群。

Matlab提供了一種用于各種算法應(yīng)用的過程語言,據(jù)稱其部署量已經(jīng)達到幾十萬。另外,與Matlab相關(guān)的Simulink仿真工具的部署數(shù)量也達到數(shù)萬。Matlab和Simulink服務(wù)于各種不同的應(yīng)用,包括生物科技、財務(wù)建模和飛行動態(tài)等。但MathWorks公司DSP和通信產(chǎn)品行銷總監(jiān)Ken Karnofsky估計,在近100萬的Matlab用戶中有三分之一到一半的人涉及電子系統(tǒng)設(shè)計。

其中,大多數(shù)又在為嵌入式軟件設(shè)計DSP算法或控制系統(tǒng)。但Matlab和Simulink正越來越多地被用于基于DSP的FPGA設(shè)計,特別是因為賽靈思和Altera公司的工具提供了通往實現(xiàn)的直接途徑。

目前為止,通往ASIC設(shè)計的途徑還沒有開發(fā),通常要求以手工方式將Matlab語言轉(zhuǎn)換成SystemC、VHDL或Verilog。“雖然一些FPGA設(shè)計師正在直接使用Matlab和Simulink,但ASIC設(shè)計師一般不會這樣做,而是使用從Matlab轉(zhuǎn)換過來的系統(tǒng)架構(gòu),”Karnofsky表示。

“對我們來說,電子設(shè)計領(lǐng)域是一個不斷增長的巨大市場。”Karnofsky說,“我不會把我們定位成傳統(tǒng)意義上的EDA工具供應(yīng)商,但隨著EDA領(lǐng)域的擴張,這里將有更多的重疊。”

不久前,三家EDA供應(yīng)商同意并創(chuàng)建了與Matlab和Simulink的新鏈接。新興企業(yè)Catalytic公司推出了一款工具,可以方便地將浮點Matlab模型轉(zhuǎn)換成定點模型；CoWare公司增強了它的信號處理工作系統(tǒng)(SPW)與Matlab之間的鏈接；AccelChip公司將Matlab模型綜合成RTL Verilog,并擴展了它的IP庫。

這三家公司并不是最先與Matlab建立鏈接的公司。較早前,明導(dǎo)資訊公司與MatWorks簽署協(xié)議,將Matlab和Simulink與ModelSim HDL仿真器鏈接,從而允許設(shè)計師在Matlab中創(chuàng)建測試平臺,然后把HDL模型返回Simulink。最近,Cadence設(shè)計系統(tǒng)公司發(fā)布了其PSpice模擬仿真器與Matlab之間的接口。

在美國加州舉辦的EDA業(yè)界研討會上,從主題為“Matlab-另一種系統(tǒng)設(shè)計語言”的小組討論會中可以發(fā)現(xiàn),EDA業(yè)界與Matlab之間的鏈接將越來越多。

“Matlab是從事算法開發(fā)的工程師的首選語言。”Catalytic公司首席執(zhí)行官Randy Allen說,“他們在Matlab中進行仿真,然后用其它工具進行實現(xiàn)。真正的關(guān)鍵是得到有效的綜合。”

“DSP算法開發(fā)似乎都是從Matlab開始的。”明導(dǎo)公司建模技術(shù)部戰(zhàn)略業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Dennis Brophy表示。不過,他指出,Matlab最適合用于FPGA原型設(shè)計。“Matlab可能無法解決SoC(系統(tǒng)級芯片)ASIC問題,因為最小的片上功耗對它們是非常重要的。”Brophy說,“在這方面,我們用C/C++也許能獲得更好的結(jié)果。”

CoWare公司SPW行銷總監(jiān)Johannes Stahl對Matlab持有更懷疑的觀點:“Matlab在早期階段的設(shè)計流程中非常成功,但當你增加完成設(shè)計所需的所有細節(jié)后,設(shè)計師將提出更多的要求。”他還懷疑Matlab能否表達所有設(shè)計意圖,并產(chǎn)生良好的質(zhì)量結(jié)果。

MathWorks公司的Karnofsky表示,SPW是Matlab的重要補充,盡管SPW是Simulink的直接競爭產(chǎn)品。“對于AccelChip和Catalytic公司,我們之間有一些重疊,但也有互相補充的機會,”他說。

他指出,Matlab包含一個定點工具盒,可以提供Catalytic的第三方定點DSP Studio產(chǎn)品的一些功能。不過,雙方互有利弊。“Catalytic的轉(zhuǎn)換技術(shù)沒有被平滑地集成,但它的編譯器技術(shù)提供了我們無法達到的執(zhí)行速度,”Karnofsky表示。

此外,Karnofsky透露,MathWorks最近推出一款能夠綜合VHDL和Verilog代碼的濾波器設(shè)計工具。這是該公司第一款直接HDL產(chǎn)品。不過,他也承認,AccelChip公司能提供更廣泛的綜合功能,而不只限于濾波器。

對于FPGA設(shè)計,賽靈思的System Generator和Altera的DSP Builder允許用戶建立位真實、周期精確的IP模型,將浮點模型調(diào)整為定點模型并在FPGA模塊上實現(xiàn)這些模型。然后,所得的HDL將直接進入后序的綜合流程。

“FPGA對我們的工具能否自動編程提出了挑戰(zhàn)。”Karnofsky說,“在ASIC領(lǐng)域很難做到這一點。”

在小組討論會上,有人曾提出這樣的問題:MathWorks今后是否會開放Matlab語言。與會者強調(diào),專有語言在EDA領(lǐng)域沒有太好的表現(xiàn)。

“看看Verilog,”AccelChip公司總裁兼首席執(zhí)行官Vin Ratford表示,“只要它是專有的,它的發(fā)展就受到限制。如果MathWorks能夠開放Matlab,那么它將能占領(lǐng)更大的市場。”

“我們將保持開放的思想,但目前還沒有計劃這樣做,”Karnofsky回應(yīng)道。MathWorks是一家私有企業(yè),年收入約為2.5億美元,共有1,100名雇員。

作者:葛立偉