本文是该系列的第7篇。第2篇中以数字滤波器的设计为主题，介绍了System Generator的完整设计流程。不过仍然有些问题需要解决：
1. 如何选择一个最合适的数据类型（以最少资源达到性能需求）？
2. 如何选择系统的输出位宽（保证信号不失真）？
传统的HDL模型设计方法中，博主通常会用MATLAB进行仿真，确认位宽对数据量化的影响；或在Vivado中仿真，截取合适的滤波器输出位数。System Generator提供的相关特性可以大大简化该流程，本文将对此做介绍。
本设计使用到的block
1.Xilinx block：
2.其它block：
Digital Filter Design（DSP System Toolbox->Filtering->Filter Implementations）：设计数字滤波器
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）。
FPGA设计与理想情况对比
虽然在第2篇的设计中观察到输出信号的频谱图确实符合设计要求，但由于经过数据转换，数据类型、位宽等问题都会影响到计算精度，我们很难评估该结果与理想情况的偏差。
Simulink环境可近似为理想环境，因此我们将System Generator滤波结果与Simulink的滤波结果作对比。添加Digital Filter Design到model中，该block的配置界面与FDATool工具完全相同，对输入信号进行滤波。此时model如下：
将Digital Filter Design与Digital FIR Filter的滤波器参数设置为完全相同（20Mhz采样、1.5MHz通带截止、8.5MHz阻带截止、0.01dB通带衰减、100dB阻带衰减）。运行，理想情况（左）与System Generator的输出频谱对比如下：
可以看到System Generator设计的滤波器，由于数据格式、位宽的影响，与理想情况下的频谱结果并不完全相同。对于设计者而言，需要考虑的就是这种差异是否可以接受，即是否会影响到实际的系统性能。
不同字长定点数据的对比
如果System Generator和理想情况之间的差异不能接受，就该考虑修改设计。FPGA设计可以考虑使用定点数据类型（Fixed-point）或浮点数据类型（Floating-point），但后者消耗的资源几乎是前者的十几倍甚至更多，设计中通常都采用定点数据格式。
在System Generator再添加一组滤波器设计（可以复制粘贴），将Gateway In的数据格式设置为32-30Bits定点（32表示整体位宽，30表示小数部分位宽），与原来的16-14Bits定点数据格式作对比。此时的model如下：
如果运行后想观察整个model中的数据类型变化，可以在System Generator的General->Block icon display中选择“Input data types”或“Output data types”。运行完成后相关信息会显示在block上。
Fixed_32_30（右）与Fixed_16_14（左）的输出频谱对比如下：
可以看到提高了定点数的位宽后，计算精度明显提高，输出信号频谱与理想情况的频谱已经几乎相同。导出设计到FPGA，运行资源分析：
可以看到增加了数据位宽后，系统使用的FPGA资源几乎增加了一倍（FIR single与FIR fixed相比）。设计者需要在资源和性能之间衡量，选择最合理的设计。用类似的方法也可以比较不同滤波器系数位宽对FIR滤波系统的影响。
系统输出位宽选择
当使用Fixed_16_14格式时，FIR滤波器的输出位宽系统会自动设定为Fixed_36_33，这是全精度输出结果。而在FPGA设计中我们经常需要截位，否则位宽在整个系统中不断积累，大大增加资源的消耗。如何确定截取的位数呢？
System Generator中有两个与此相关的block：Convert和Reinterpret，都可以进行数据的转换。Convert可以实现不同数据类型、不同位宽之间的转换，且可以设置量化和溢出的处理方式；Reinterpret可以实现数据类型之间的转换，还可以重新定义输出数据小数点的位置。
添加这两个block到model中，按下图连接：
使用Convert将FIR输出的Fixed_36_33数据转换为Fixed_16_13数据；使用Reinterpret将小数点重定位在第31bit（即数据放大4倍），具体配置可参考本系列第8篇。运行仿真：
从频谱图对比可以看出，经过Convert转换后，输出信号的频谱情况进一步恶化，设计者需要考虑截位是否会影响到系统性能。
使用Scope分别观察FIR输出、Convert转换后、Reinterpret转换后的信号：
可以看到Fixed_36_33和Fixed_16_13两种数据格式的信号波形几乎完全相同（第一和第二个波形）。Reinterpret由于将小数点从33bit重新定义到了31bit，相当于放大了4倍，输出信号的范围扩展为-4~4（Sine Wave block输出信号的幅度设置为1）。
将用作测试端口的Gateway设置为不作为output，导出到FPGA中后，滤波器输出位宽只有16Bits（第2篇没有截位的设计为输出36Bits）。
Scope使用技巧
在第2篇中已经介绍了如何用Scope观察多路信号，本文不再赘述。这里在介绍两个设计技巧：
1.设置显示范围。
在View->Configuration Properites:Scope->Display中可以设置波形显示范围。Active display选择信号通道，设置Minimum和Maximum。点击Apply即可应用该设置。
2.设置信号名称。
在Simulink模型中，双击接入Scope的连线，即可出现一个编辑框(同时线变为蓝色)，输入的名称将作为Scope中波形窗口的title（也可以在上图中的“Title”编辑框中设置）。
文章来源：FPGADesigner的博客
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