介绍了MATLAB语言的程序设计的基本内容，在此基础上系统介绍了系统仿真所必要的数值计算方法及MATLAB实现，并以Simulink为主要工具介绍了系统仿真方法与技巧，包括连续系统，离散系统，随机输入系统和复数系统的仿真，由浅入深介绍了模块封装技术，电力系统模块集，非线性系统设计模块集，S-函数编写与应用，Stateflow有限状态机，虚拟现实工具箱等中高级使用方法，最后还介绍了半实物仿真技术与实时控制技术。
目录
第1章 系统仿真技术与应用
第2章 MATLAB语言程序设计基础
第3章 MATLAB语言在现代科学运算中的应用
第4章 MATLAB/Simulink下数学模型建立与仿真
第5章 Simulink常用模块介绍与应用技巧
第6章 Simulink仿真的高级技术
第7章 半实物仿真与快速原型设计技术
...

本文是该系列的第9篇。FPGA设计中经常用到一些控制逻辑，如有限状态机（FSM），如果用各种block搭建一个FSM比较麻烦。System Generator支持调用MATLAB代码，通常可以编写MATLAB代码来实现FSM等控制逻辑，通过MCode block调用到System Generator设计中。

本文将使用MATLAB代码设计一个FSM，对“1011”这个序列进行检测。序列检测应该是很多Verilog/VHDL学习者在学习FSM时接触到的一个简单设计。本文将以该设计在System Generator中的实现为主题，介绍MCode的使用。





本设计使用到的block



1.Xilinx block：


MCode（->Index）：调用MATLAB函数




2.其它block：


Repeating Sequence Stair（Simulink->Sources）：生成序列


这里给出了设计中用到的所有block在库中的路径，后文不再提及（前文用过的block没有给出；同一block会包含在多个库中，为了寻找方便这里只列出一个路径）。





System Generator设计流程

新建一个文件夹，启动System Generator，建立一个空的Simulink模型（seq_detect.slx）。设置一组二进制序列，对序列中的“1011”进行检测，完成FSM及MATLAB代码的设计。

1.生成二进制序列

将Repeating Sequence Stair添加到model中： 

  

该block可以产生重复的离散时间序列，在Vector of output values中设置一组序列（该值不是必须设置为0或1，只是本设计要检测二进制序列）。Signal Attributes->Output data type中可以设置输出数据的类型，这里设置为Boolean。 

设置完毕后，该block在model中的图标会显示一个大致的波形，可以据此判断设置是否正确。



2.序列检测器设计

添加System Generator必要的block：一个Gateway In（数据类型设置为boolean）、一个Gateway Out和一个System Generator（选择创建testbench）。

再添加一个Mcode block。双击打开block的属性窗口： 

  

点击Browse选择需要调用M文件，这里先在M文件中声明函数“function matched = state_machine(din)”，din为输入二进制数据流，matched为检测匹配结果（1表示检测到1组“1011”）。

设置完毕后，该block在model中的图标会更换为对应的函数名称及输入/输出接口。再添加1个scope观察二进制序列与检测结果。model连接图如下： 

  

由于此设计中都为单bit信号，因此数据类型都设置成了布尔类型。



3.有限状态机设计

设计的FSM如下： 

  

为了让读者更容易理解，这里给出了详细的状态转移过程说明（S0-S1的转换记作01，其余类似）：


S0为起始态，S4为终止态（matched只会在S4时为1，其它状态都为0）；
S0检测到1时表示一帧序列的开始，01-12-23-34组成1011；
S1为1时，仍然可能是一帧序列的开始，11-12-23-34组成1011；
由于只有S1为0时才会跳转到 S2，因此S2为0表明检测失败，重新返回S0状态开始检测；
23为0且S3为1时可能是一帧序列的开始，23-32-23-34组成1011；
S4为1时可能是一帧序列的开始，41-12-23-34组成1011；S4为0时返回到S0状态重新开始检测。


4.MATLAB代码设计

在MCode属性配置界面点击“Edit M-File”，根据上文设计的有效状态机编写对应的MATLAB代码。完整代码如下：

function matched = state_machine(din)

persistent state, state = xl_state(0,{xlUnsigned, 3, 0});

switch state
    case 0
        if din == true
            state = 1;
        else
            state = 0;
        end
        matched = 0;
    case 1
        if din == false
            state = 2;
        else
            state = 0;
        end
        matched = 0;
    case 2
        if din == true
            state = 3;
        else
            state = 0;
        end
        matched = 0;
    case 3
        if din == true
            state = 4;
        else
            state = 2; 
        end
        matched = 0;
    case 4
        if din == false
            state = 0;
        else
            state = 1;
        end
        matched = 1;
    otherwise
        state = 0;
        matched = 0;
end

定义一个3Bits宽的（3-0）无符号（xlUnsigned）状态变量xl_state，使用switch语法控制状态之间的转移。由于3Bits位宽数据可表示0~7，而FSM状态只有0~4，所以一定要加上otherwise控制状态转移。

System Generator并不是支持所有的MATLAB语法和格式，还有一部分为Xilinx自定义的函数和数据格式，这部分的详细内容（支持的所有MATLAB语法）都记录在ug958这篇文档中。具体可参考该文档，本系列的第10篇也会介绍其中相对重要的内容。



5.将设计导出到FPGA

在System Generator block中设置好Simulink采样周期，设置好运行时间，开始运行验证设计。这里介绍一个仿真运行时间的设计技巧：假设系统采样率为50MHz，示波器中只需要显示20个点即可，运行时间可设置为“20/50e6”。 

  

可以看到每检测到一组“1011”序列后，便输出一个时钟周期的高电平。生成FPGA设计，在Vivado中进行仿真，结果与Simulink中仿真相同： 

 

testbench的生成及Vivado示例工程的解析已在前面的文章中给出，这里不再赘述。

	

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据悉，阿里巴巴集团控股有限公司于11月25日申请注册 “虾米音乐”商标，涉国际分类教育娱乐、科学仪器。商标状态为 “注册申请中”，此前该公司注册过相关商标。11月下旬，有消息称虾米音乐主编和运营总监目前在北京开会，回去要执行一些人员变动。虾米音乐很可能将要解散。彼时，虾米音乐就 “明年1月关闭”关闭的传闻回应称，不予置评。阿里再次申请虾米音乐商标 
据了解，虾米网属于杭州阿里巴巴音乐科技有限公司旗下。2013 年 1 月，虾米音乐被阿里巴巴集团收购。2015年3月与天天动听合并为阿里音乐，2019年6月由大文娱划入创新业务事业群。
在音乐版权争夺战中，虾米音乐的大量歌曲下架，在线音乐基本形成了QQ音乐、网易云音乐两强并立的格局。
这是要干嘛呢？
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最近，东莞一些公厕安装人脸识别供纸机，方便了大家免费取用厕纸，但人脸识别引起一些担忧。据了解，样机可在设定时间内自动删除人脸信息文件。专家表示：在本机没存储并不代表在系统内没存储，一旦数据库泄露或被盗用就有风险。
网友纷纷表示怕信息被泄漏的担忧
@蜀黍家 ：这个可以，但没必要，总感觉怪怪的呢？
@shmily47489 ：取个纸还要人脸识别？这也太容易信息泄露了。
@浅陌琉璃殇 ：人脸识别，真的安全吗？
真的安全吗？真有必要吗？
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据MacRumor报道，苹果今年可能还有一场发布会，届时有望带来新款硬件产品。一份内部备忘录显示，苹果供应商得知，苹果计划在太平洋时间12月8日星期二5:30进行与AppleCare相关的更改。备忘录内容显示，苹果建议技术人员为新产品的SKU，新/更新的产品描述以及新/更新的产品定价做好准备。
此外，知名爆料者L0vetodream曾表示苹果准备在圣诞节前推出一款惊喜产品，附言表示是一款冬季专用的产品。有网友猜测可能会是：iGloves、AirTags、AirPod Studios 等。当然，既然是适合在冬天使用，那么拥有耳罩的AirPods Studio耳机则成为了可能性最高的存在，但目前仍无其他爆料信息。(IT之家)
一个月来一次吗？
   
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 中国量子计算原型机九章问世   
我国科学家4日宣布构建了76个光子的量子计算原型机“九章”。以速度来看，求解数学算法高斯玻色取样的速度只需200秒，而目前的超级计算机要用6亿年。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。国际学术期刊《科学》4日发表了该成果。
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2837xd 代码生成——StateFlow（1）
1 Chart模块
2 模型实例搭建
2.1 汽车状态判断
2.2 媒体播放状态检测
2.3  2837xd流水灯联机调试

  在Command Window中键入sf可以进入，也可以通过Simulink库中的StateFlow子库进入.
  StateFlow有限状态机，再使用matlab时，可能有所感觉：一个简单的if语句或者++操作需要构建的过于复杂。但是引入状态机可以大大减少这种情况。
  进入库函数模块可以看到这三个元件都是状态机的模块，一个个学习：先看Chart模块。

1 Chart模块
创建一个新的Chart模块，打开后，右键进入Properties进行设置。

界面左侧是一些Chart中使用的组件：

其中，每个模块之间都只有互斥（只有一个能够执行）和并行的关系。并行关系下右上角会有执行顺序标识。

其中被模块分成了不同的级别，同属于一个模块下的内容是一个级别，如果需要设置并行和互斥关系。在需要设置的级别空白处右键选择Decomposition进行选择并行和互斥关系。

State模块有一些关键字可以进行定义进入和这些模块后执行的动作：


利用上面的知识可以搭建一个简单的模型，看一下流程图的概念。

首先搭建如上图所示的简单模型，s是条件，light是动作结果。这是模拟了开关灯的一个过程，开灯（s=1）很明显需要我们给定，light需要程序进行运行出来相关的结果。此时进入Model Explorer中进行相关的设置。


然后在Simulink中加入相关的外部模块，给定与显示输入输出。

仿真结果如下。改变s的值，可以相应的改变light的值。

将上述流程加以改造，加入事件。Open_switch(Close_Switch),b并在Model Exporer中进行定义。这里要注意定义的输入端口与demux输入应该保持一致。

然后搭建一下电路，Input3是用来激活模块。可以知道这时候，不仅仅要s=1，并且需要上升沿（Open_switch事件设置的触发的上升沿）才能触发light=1。类似数电中的上升沿才能锁存相应的信号。

为了可以更好的书写流程，StateFlow引入了连接节点的概念。点击Parretn可以设置出来以下的多种结构。

也可以自己为连线增加条件，鼠标放置在两个连接点的连线上会自动出来如下标识，默认一个节点多个分支的情况下，会优先执行有条件的那个分支。：

如图，搭建以下分支，等同于C代码：
if (x<0)
    y=abs(x);
else
    y=x;


在Model Explorer中设置相关的data的属性，给定输入和输出。这里输入给定的是1Hz的正弦波。


现在结合第一个开关灯的状态，若在开灯状态里面存在两个状态（A、B）代表亮度不同。那么我们若在设置了第一次亮度后，肯定不希望下一次开灯亮度又要再次调节。因此这里引入历史节点，即能够记忆最后一次退出的状态，尽管A是默认状态。但这时的状态由上一次退出时的状态决定：

2 模型实例搭建
2.1 汽车状态判断
构建如下的一个汽车状态判断逻辑电路，能够定义上面所产生的事件，进行运行，可以模拟换挡以及启停状态监测:

搭建完成后，可以直接点击运行，这时因为没有定义相关的data和event会弹出一个自动定义的界面，在上面进行相关修改即可快速添加：

构建外围电路，设置相关事件触发的装置运行时，将仿真时长改为inf（无限长），便可以操作观测实验现象：

2.2 媒体播放状态检测
 通过流程图可以进行观测媒体播放状态，这个例子引入了历史节点与状态检测，构建如下图所示的chart，可以看到在power_on中的状态转移流程图上有的没有触发条件（即表示任何事情都可以触发）。例如，若现在处于USB状态，若发送Open_CD(Open_Radio)之后都可以触发状态转移。

 
  在状态上右键进去属性（Properties），修改状态输出，便可以在输出端口观测状态情况（布尔变量输出，为1表示在次状态）。

  其中加入了历史节点，代表下一次进入power_on模块时，会重新直接进入上一次退出的那个状态。
 搭建外部电路如下图所示：

2.3  2837xd流水灯联机调试
  首先搭建以下的chart，这里led1和led2都是输出量。直接连接GPIO接口就可。

  下图是led1和led2的输出波形图，图中标识的1.2.3.4与上图的执行流程对应。就这样循环3次之后，出循环，然后熄灭等，进入下一个循环。这里测试发现，在状态中会持续一个步长，在节点进行动作（3、4）又会花费一个步长。[步长设置为0.5s]，相关参数的设置，请参照博客前面的文章叙述。

  程序外围电路图：

  这是将一个调试的技巧，下图中SIMULATION和HARDWARE中各自有一个RUN，SIMULINK中的RUN可以不连接硬件，直接跑软件运行结果，也就是也可以方便的调试chart模块输出。HARDWARE中的RUN是生成DSP的代码烧录进入DSP然后运行。