基于Vitis Model Composer進行AI Engine（AIE）開發，核心優勢體現在AIE專屬優化、開發流程簡化、靈活的適配性、高效驗證及量產適配等方面，具體如下：

專屬優化的AI Engine庫，降低基礎開發成本：提供AIE專用DSPLib庫，包含FFT、FIR等預制模塊，適配AIE架構且同步開源生態，無需重復開發基礎算法。

靈活的AIE代碼導入方式，適配多樣開發需求：支持AIE Kernel、Class Kernel、Graph三種導入形式，兼容緩沖區/流數據訪問，適配不同開發場景。

簡化的AIE專屬開發流程，提升開發效率：在Simulink環境中直觀搭建設計，支持中間信號查看與調試，降低開發門檻。

自動化代碼生成，簡化編程流程：一鍵生成ADF graph、Makefile、Testbench等代碼，無需手動適配底層架構。

適配動態場景，配置高度靈活：支持Variable-sized Signals，可建模動態數據處理，支持自定義約束，靈活調整性能。

精準的AIE仿真與調試，保障設計正確性：支持功能與高精度仿真，快速驗證設計正確性，確保算法與硬件特性匹配。

01環境準備

Ubuntu 22.04

Vitis 2025.1（必須是選擇Vitis完整安裝流程，不能是Vivado ML Enterprise安裝）

Vitis Model Composer

MATLAB R2024b

02獲取Vitis_Libraries

gitclonehttps://gitee.com/light007/Vitis_Libraries.git

03下載依賴文件

gitclonehttps://gitee.com/qinzhusheng/vmc_duc.git

04啟動Model Composer

#!/bin/bash
# 設置 Vitis 環境
source/tools/Xilinx//2025.1/Vitis/settings64.sh


# 設置 Model Composer 環境
source/tools/Xilinx/2025.1/Model_Composer/settings64.sh


# 設置 MATLAB 路徑
exportPATH=$PATH:/tools/MATLAB/R2024b/bin


# 啟動 Model Composer
model_composer

上述的路徑需要修改為實際運行環境的安裝路徑。

05在Simulink中創建空白模型

5.1在MATLAB Command Window輸入以下命令切換到工作目錄，$WORK_PATH需替換為實際目錄。

cd/$WORK_PATH/vmc_duc/lab

5.2在MATLAB Command Window輸入以下命令創建并打開空白模型。

new_system('duc_chain')
open_system('duc_chain')

按Ctrl+S保存到/$WORK_PATH/vmc/lab目錄內。

06添加模型初始化函數

6.1回到duc_chain.slx，右鍵空白處，選擇Model Properties，點擊Callbacks窗口，點擊InitFcn，在右側的框口中輸入下面的腳本：

PreprocIn0data= dataPreProc('data/input_sig_i0.txt');
PreprocIn1data= dataPreProc('data/input_sig_i1.txt');
PreprocOutdata= dataPreProc('data/output_adder.txt');

6.2點擊OK完成設置。

這些模型初始化函數在設計更新或模擬運行時會自動調用dataPreProc.m filter配置腳本。

該filter配置腳本會設置以下內容：

Input 0模塊的輸入數據變量PreprocIn0data

Input 1模塊的輸入數據變量PreprocIn1data

Golden_Adder 模塊的輸出數據變量PreprocOutdata

07查看AI Engine library

按Ctrl+Shift+L打開Library Browser，展開AMD Toolbox，可看到AI Engine的模型library。

AI Engine library包含：

用于導入Versal AI Engine使用的kernels和graphs

與FIRs、FFTs、Mixers和直接數字合成器相關的AI Engine DSP模塊

08添加FIR Resampler Filter

8.1依次展開AMD Toolbox>AI Engine>DSP>Buffer IO library，找到FIR Resampler Filter。

8.2按住左鍵將FIR Resampler Filter拖入到duc_chain.slx當中，雙擊進行配置，按圖中紅框部分進行修改，配置為一個3/2分數采樣器，實際采樣點數為71個。

Filter coefficients:

[-8,-15,2,27,38,-1,-67,-86,1,139,171,-2,-257,-309,2,443,522,-3,-724,-842,4,1144,1324,-4,-1789,-2078,5,2866,3402,-5,-5080,-6495,6,13412,27026,32762,27026,13412,6,-6495,-5080,-5,3402,2866,5,-2078,-1789,-4,1324,1144,4,-842,-724,-3,522,443,2,-309,-257,-2,171,139,1,-86,-67,-1,38,27,2,-15,-8]

8.3點擊OK完成配置。

09添加三個FIR Halfband Interpolator blocks

9.1依次展開AMD Toolbox>AI Engine>DSP>Buffer IO library，找到FIR Halfband Interpolator。

9.2按住左鍵將FIR Halfband Interpolator拖入到duc_chain.slx當中，重復三次添加三個FIR Halfband Interpolator，依次雙擊配置，配置如下：

10添加Mixer

10.1依次展開AMD Toolbox>AI Engine>DSP>Buffer IO library，找到Mixer。

10.2按住左鍵將Mixer拖入到duc_chain.slx當中，配置如下：

Input window size (Number of samples): 3072

Rounding mode: Round symmetrical to infinity

Saturation mode: 3-Symmetric

Phase Increment: 715827883

11添加PLIO

依次展開AMD Toolbox>AI Engine>Interfaces library，找到PLIO，按住左鍵將PLIO拖入到duc_chain.slx當中，雙擊修改如下配置：

將各模塊按下圖連接。

按住左鍵框選上面的所有blocks，復制并粘貼出另一信號通道，如下圖所示：

雙擊粘貼出來的Mixer，把Phase Increment修改為3042268501。

12從Reference_design_blocks內復制信號輸入模塊

在MATLAB Command Window輸入以下命令打開本設計參考模塊合集。

Reference_design_blocks

復制如下幾個blocks到duc_chain.slx當中。

這些模塊主要是包含預定義的信號輸入、用Simulink原生blocks搭建的對比模塊、用于自定義AIE block的AIE Class Kernel以及相減對比結果的波形查看器。

修改粘貼出來的PLIO2 block的配置PLIO width(bits)：64

13配置自定義AIE block的AIE Class Kernel

雙擊AIE Class Kernel打開配置窗口，按下圖配置點擊Import導入C++設計的AIE加法器Kernel。

14完成所有模塊的連接

把未連接的模塊按如下示意分別連接信號輸入和輸出。

15添加Vitis Model Composer Hub block

Vitis Model Composer Hub block本質是個控制面板，用于控制系統與仿真參數、選擇AMD芯片板卡型號以及調用代碼生成流程。

只要Simulink模型包含AMD Toolbox的任一Block，就必須添加Vitis Model Composer Hub block，才能進行自定義代碼生成和仿真。

15.1依次展開AMD Toolbox>Utilities>Code Generation，找到Vitis Model Composer Hub block，按住左鍵將其拖入到duc_chain.slx當中。

15.2雙擊Vitis Model Composer Hub block打開配置窗口，點擊右側紅框的按鈕打開硬件平臺選擇窗口。

15.3選擇platform窗口，下拉選擇VCK190，點擊OK關閉窗口。

15.4點擊OK關閉Vitis Model Composer Hub block配置窗口。

16編譯工程并運行仿真

16.1按Ctrl+S保存工程，按Ctrl+D執行編譯，等待編譯完成。

16.2把仿真的停止時間設置為100，點擊Run運行仿真。

16.3仿真結果，中間一個窗口波形是AIE仿真結果和Simulink對照組相減后的結果，可以從波形上看到基本為0，說明AIE仿真結果達到預期效果。

17創建子系統并生成graph代碼

17.1按住左鍵選中如下的Blocks。

17.2按Ctrl+G將這些Blocks創建為一個子系統，如下圖所示。

17.3雙擊上圖藍色部分，把子系統重命名為DUCchain，雙擊Vitis Model Composer Hub block打開配置窗口，點擊Code Generation窗口，選中DUCchain，右側窗口切換到Analyze，點擊Analyzer按鈕。

17.4隨后會自動運行仿真、編譯生成graph代碼。

17.5完成后如下圖所示，點擊。

17.6生成的graph源代碼在如下目錄中。

/$WORK_PATH/vmc_duc/lab/code/ip/DUCchain/src

通過上述流程，可基于Vitis Model Composer完成從模型搭建、配置、仿真驗證到代碼生成的全流程AIE開發。借助其可視化設計與自動化工具鏈，能顯著降低開發復雜度，提升設計效率與可靠性，為AIE應用的快速實現提供有力支撐。

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