Cómo optimizar el diseño de sistemas digitales con DSP Builder y FPGA de Intel

Índice

1. Introducción
2. ¿Qué es DSP Builder?
3. Ventajas del modelo basado en diseño
4. Herramientas de MathWorks 4.1 MATLAB 4.2 Simulink 4.3 Otros productos y herramientas
5. Diseño de algoritmos 5.1 Generación de forma de onda 5.2 Simulación de algoritmos de transmisión 5.3 Simulación de extremos de RF 5.4 Análisis de canales y recepción 5.5 Aplicaciones en sistemas inalámbricos
6. Caso de uso en el diseño de sistemas 5G
7. Otros flujos de trabajo de MathWorks
8. ¿Por qué utilizar DSP Builder?
9. Conclusiones

🛠️ DSP Builder: El puente entre Simulink y los FPGA de Intel

En el ámbito del diseño de sistemas digitales, resulta esencial contar con herramientas eficientes para implementar y verificar los algoritmos desarrollados. Es aquí donde DSP Builder, una solución de la empresa MathWorks, se convierte en una pieza clave para los diseñadores.

¿Qué es DSP Builder?

DSP Builder es una herramienta que permite a los usuarios de los productos de MathWorks, como MATLAB y Simulink, implementar y verificar sus diseños en silicio utilizando FPGA de Intel. Esta solución proporciona un entorno de diseño basado en modelos que no solo permite la implementación en FPGA, sino que también ofrece un rendimiento de silicio de Alta calidad.

Ventajas del modelo basado en diseño

El enfoque basado en modelos ofrece numerosas ventajas para los diseñadores de sistemas digitales. Algunas de estas ventajas incluyen:

• Reducción del tiempo de desarrollo: El uso de un modelo basado en diseño permite a los diseñadores acelerar el proceso de desarrollo al simular y validar los algoritmos de forma temprana y eficiente.

• Mayor confiabilidad: Al simular y verificar los algoritmos en un entorno de diseño, se puede garantizar que el diseño final cumpla con los requisitos especificados y funcione de manera confiable.

• Integración sencilla: DSP Builder permite a los diseñadores integrar fácilmente los algoritmos desarrollados en el entorno de MathWorks en FPGA de Intel, lo que facilita la implementación de sistemas complejos.

• Optimalidad y rendimiento: Los bloques IP generados por DSP Builder están diseñados por expertos en FPGA de Intel y ofrecen un alto rendimiento y eficiencia en comparación con otras soluciones en el mercado.

Herramientas de MathWorks

En el desarrollo de sistemas digitales, MathWorks ofrece una amplia gama de herramientas que permiten a los diseñadores optimizar el proceso de diseño y verificación. Algunas de estas herramientas incluyen:

4.1 MATLAB

MATLAB es un entorno de programación utilizado para el desarrollo de algoritmos y análisis numérico. Permite a los diseñadores realizar cálculos complejos, visualización de datos y la implementación de algoritmos de manera eficiente.

4.2 Simulink

Simulink es una herramienta gráfica basada en bloques utilizada para el modelado, simulación y verificación de sistemas dinámicos. Permite a los diseñadores visualizar y simular sistemas complejos antes de implementarlos en hardware.

4.3 Otros productos y herramientas

MathWorks ofrece una variedad de productos adicionales y herramientas especializadas para tareas específicas y aplicaciones en diferentes mercados verticales. Algunos ejemplos incluyen herramientas para sistemas inalámbricos, visión artificial, aprendizaje profundo y funciones de procesamiento digital de señales (DSP).

Con el conjunto completo de herramientas de MathWorks, los diseñadores de sistemas digitales pueden realizar todo el proceso de desarrollo, desde el diseño de algoritmos hasta la implementación en hardware, en un solo entorno integrado.

Diseño de algoritmos

El diseño de algoritmos es una etapa crucial en el desarrollo de sistemas digitales. En esta sección, exploraremos el flujo de trabajo tíPico para el diseño de algoritmos utilizando las herramientas de MathWorks.

5.1 Generación de forma de onda

El proceso de diseño comienza con la generación de formas de onda, donde los diseñadores pueden crear formas de onda personalizadas o utilizar formas de onda estándar, como las utilizadas en sistemas de comunicación inalámbrica.

5.2 Simulación de algoritmos de transmisión

Los algoritmos de transmisión se pueden simular en el entorno de Simulink. Esto permite a los diseñadores probar y verificar el funcionamiento de los algoritmos antes de implementarlos en hardware.

5.3 Simulación de extremos de RF

Para garantizar un diseño completo y preciso, es esencial simular el comportamiento de los extremos de radiofrecuencia (RF). Estas simulaciones permiten a los diseñadores evaluar el rendimiento de su sistema en condiciones reales.

5.4 Análisis de canales y recepción

El análisis de canales y recepción es otra etapa importante en el diseño de sistemas digitales. Permite a los diseñadores evaluar y optimizar el rendimiento de los sistemas de recepción bajo diferentes condiciones de canal.

5.5 Aplicaciones en sistemas inalámbricos

El enfoque basado en modelos de MathWorks es especialmente relevante en el campo de los sistemas inalámbricos. Permite a los diseñadores simular y verificar sistemas 5G, LTE y comunicaciones satelitales, entre otros.

Caso de uso en el diseño de sistemas 5G

Un ejemplo destacado del uso de modelos basados en diseño y las herramientas de MathWorks se encuentra en el diseño de sistemas 5G. La empresa Capgemini, utilizando el flujo de trabajo de MathWorks, desarrolló un diseño o-ran para 5G utilizando FPGA Aria 10 de Intel. El enfoque basado en modelos permitió a Capgemini reducir los esfuerzos de desarrollo y garantizar un alto grado de confianza en el rendimiento del sistema.

Otros flujos de trabajo de MathWorks

Además del diseño de sistemas 5G, las herramientas de MathWorks ofrecen flujos de trabajo y aplicaciones especializadas para otras áreas, como el control de sistemas, la robótica, el diseño automotriz, los sistemas aeroespaciales, las pruebas y mediciones, entre otros.

Estos flujos de trabajo permiten a los diseñadores abordar los desafíos específicos de cada área y optimizar el proceso de diseño, desarrollo y verificación.

¿Por qué utilizar DSP Builder?

DSP Builder se destaca como una solución potente para el diseño de sistemas digitales utilizando FPGA de Intel. Al utilizar DSP Builder, los diseñadores pueden aprovechar las ventajas del modelo basado en diseño, integrando de manera eficiente los algoritmos desarrollados en el entorno de MathWorks en FPGA de Intel.

Entre las principales ventajas de utilizar DSP Builder se incluyen:

• Aceleración del tiempo de desarrollo.
• Mayor confiabilidad del diseño.
• Integración sencilla con el entorno de MathWorks.
• Generación de bloques IP de alto rendimiento.

En resumen, DSP Builder se presenta como una herramienta imprescindible en el campo del diseño de sistemas digitales, brindando a los diseñadores las herramientas necesarias para optimizar todo el proceso, desde el diseño de algoritmos hasta la implementación en hardware.

Conclusiones

En el desarrollo de sistemas digitales, el enfoque basado en modelos y las herramientas de MathWorks son fundamentales para optimizar el proceso de diseño, simulación y verificación. DSP Builder, en particular, se destaca como una solución potente para el diseño de sistemas digitales utilizando FPGA de Intel.

Al utilizar DSP Builder, los diseñadores pueden implementar y verificar algoritmos desarrollados en el entorno de MathWorks de manera eficiente y con un alto rendimiento. Esto permite acelerar el tiempo de desarrollo, garantizar la confiabilidad del diseño y facilitar la integración con otros flujos de trabajo y herramientas de MathWorks.

En conclusión, DSP Builder se posiciona como una herramienta invaluable para los diseñadores de sistemas digitales, ofreciendo un puente eficiente entre Simulink y los FPGA de Intel.

Recursos:

• MathWorks
• Caso de uso Capgemini

¡Gracias por leer nuestro artículo sobre DSP Builder!