Matlab、Modelsim联合仿真--FPGA图像处理_matlab与modelsim联合仿真

Matlab、Modelsim联合仿真

学了一段时间FPGA后，个人觉得仿真是学习FPGA最应该具备能力，有很多时候仿真调试占整体开发时间的90%，剩下的10%是上机调试和解决其它问题的时间。在之前刚学习FPGA图像处理时主要是利用Matlab将图像生成TXT文件，然后通过串口助手将数据传到FPGA上，再通过VGA接口将图像显示出来。这种方式繁琐就不说了，主要是没有办法直观的观察图像数据的变化，只能通过显示屏来宏观上的验证，如果想要更改图片尺寸的时候一发而动全身，各个模块的参数都要修改。
经过一段时间的学习，发现有一个更加简单的方法——Matlab、Modelsim联合仿真，即使没有开发板也可以验证处理算法各个层次的正确与否。
在PC自带的画图，首先创建一张黑白各占50%的1024*1280的图片，命名test.jpg（如图1）保存到自己创建的文件夹中。

打开Matlab，新建一个脚本，命名为image_rgb.m保存到存放图片的文件夹，输入以下代码，并运行：

在文件夹中就会出现，rgb_data.txt这个文件，该文件就是前面的图像生成的16进制数据：

图像一共有1280x1024x3共3,932,160个数据，生成的数据与原图一致：

initial $readmemh("rgb_data.txt",gray_gaussian_mem); 
..............
repeat (3932160) begin
      @ (posedge clk);
      # 2;
      gray_data = gray_gaussian_mem[addr];
      gray_dataen = 1'b1;
      # 5
      addr = addr + 1'b1;
    end
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通过以上代码，即可将图像数据加载到Modelsim进行仿真。再通过以下代码将仿真产生的数据写到一个新的TXT文件：

initial fid = $fopen("filter_data.txt");
  
  always @ (posedge clk) begin
    if (filter_dataen == 1'b1)
      $fdisplay(fid, "%d", filter_data);
  end
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最后再回到Matlab，输入以下代码即可出图：

fid = fopen('filter_data.txt','r');
gray_data = fscanf(fid, '%d');
fclose(fid);
for i = 1 : ROW
   for j = 1 : COL
       pic_gray_fpga(i,j) = uint8(gray_data((i-1) * COL + j));
   end
end

figure('name','pic_gray_fpga'); imshow(pic_gray_fpga);
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以上便是一种简单的Modelsim联合Matlab的仿真方法。

声明
本人所写的文章主要是记录在学习FPGA图像处理过程中个人的理解，没有太大的营养，谨慎吸收！