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-- 發(fā)布時(shí)間：2010-11-20 13:17:56
-- 一種基于Matlab的DSP調(diào)試及直接代碼生成方法
Matlab作為一種有效的信號(hào)處理工具，已經(jīng)滲透到DSP的設(shè)計(jì)當(dāng)中。開(kāi)發(fā)者在將一個(gè)新的數(shù)字信號(hào)處理算法應(yīng)用于實(shí)際前，一般是先用Matlab進(jìn)行模擬驗(yàn)證，當(dāng)模擬結(jié)果滿(mǎn)意時(shí)再把算法修改成C或DSP匯編語(yǔ)言通過(guò)CCS在目標(biāo)DSP上實(shí)現(xiàn)，并比較實(shí)際應(yīng)用與模擬的結(jié)果以發(fā)現(xiàn)誤差，如此反復(fù)進(jìn)行。在較新版本的Matlab(6.0以上)中提供了Matlab與DSP的統(tǒng)一集成環(huán)境后，眾多學(xué)者對(duì)Matlab環(huán)境下的DSP調(diào)試進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[2-4]從CCSLink的角度出發(fā)，對(duì)Matlab環(huán)境下的DSP調(diào)試進(jìn)行了原理及思路上的闡述，但均未涉及到直接代碼生成。本文在介紹CCSLink的連接對(duì)象、嵌入式對(duì)象和RTDX對(duì)象的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述Simulink環(huán)境下的直接代碼生成。
1 CCSLink及ETTIC2000概述
Matlab具有強(qiáng)大的分析、計(jì)算和可視化功能，但處理速度慢；DSP具有快速的信號(hào)處理能力，但是其CCS的編譯環(huán)境中數(shù)據(jù)可編輯和分析能力不如Matlab；而MathWorks公司和TI公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的Matlab Linkfor CCS Development Tools(CCSLink)和EmbeddedTarget for the TI TMS320C2000 DSP Platform(ETTIC2000)，CCSLink提供了Matlab和CCS的接口，能把Matlab和TI CCS及目標(biāo)DSP連接起來(lái)。利用此工具可以像操作Matlab變量一樣來(lái)操作TI DSP的存儲(chǔ)器或寄存器。CCSLink支持CCS能夠識(shí)別的任何目標(biāo)板(C200，C5000，C600)，此工具用于DSP程序的調(diào)試過(guò)程。而CCSLink與ETTIC2000的配合使用，可直接由Matlab的Simulink模型生成TIC2000DSP的可執(zhí)行代碼，能在集成、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。
2 CCSLink環(huán)境下的DSP調(diào)試
CCSLink向用戶(hù)提供了3個(gè)組件內(nèi)容，如圖1所示。
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2.1 CCSLink的接口對(duì)象
2.1.1 CCS IDE的連接對(duì)象
該對(duì)象支持TI的C2000／5000／6000系列DSP，利用此對(duì)象可創(chuàng)建CCS IDE和Matlab的連接。用戶(hù)可以編寫(xiě)用于DSP程序的Matlab語(yǔ)言批處理腳本，從Matlab的命令窗中直接運(yùn)行CCS IDE中的應(yīng)用程序，向硬件DSP的存儲(chǔ)器或寄存器發(fā)送或取出數(shù)據(jù)，檢查DSP的狀態(tài)，停止或啟動(dòng)程序在DSP中的運(yùn)行。
2.1.2 與RTDX的連接對(duì)象
該對(duì)象提供Matlab和硬件DSP之間的實(shí)時(shí)通信通道。它允許用戶(hù)在主機(jī)和目標(biāo)板之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換而不用考慮目標(biāo)程序的運(yùn)行。RTDX連接對(duì)象實(shí)際上是CCS連接對(duì)象的一個(gè)子類(lèi)，在創(chuàng)建CCS連接對(duì)象的同時(shí)創(chuàng)建RTDX連接對(duì)象，它們不能分別創(chuàng)建。
2.1.3 嵌入式對(duì)象
在Matlab環(huán)境中創(chuàng)建一個(gè)可以代表嵌入在目標(biāo)C程序中的變量的對(duì)象。利用嵌入式對(duì)象可直接訪(fǎng)問(wèn)嵌入在目標(biāo)DSP的存儲(chǔ)器和寄存器中的變量，即把目標(biāo)C程序中的變量作為Matlab的一個(gè)變量來(lái)對(duì)待，并把編輯后的信息反返回到DSP程序中。所有這些操作均在Matlab環(huán)境下完成。
2.2 CCS IDE連接對(duì)象應(yīng)用
CCS IDE連接對(duì)象提供Matlab與CCS IDE和目標(biāo)DSP的連接，利用此連接可以在Matlab環(huán)境中控制和操作DSP中的應(yīng)用程序；利用Matlab中強(qiáng)大的計(jì)算、分析和可視化工具來(lái)分析和對(duì)比目標(biāo)程序運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)果；而嵌入式對(duì)象則提供Matlab對(duì)DSP內(nèi)存中的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)和控制，這樣大大縮短嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)調(diào)試周期。本文以運(yùn)行具體程序說(shuō)明調(diào)試過(guò)程。源程序PWM.pjt保存在Matlab根目錄下的project文件下。
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從上述程序可知，在Matlab環(huán)境下可以完成對(duì)CCS工程文件的調(diào)入、編譯，生成可執(zhí)行文件并將其加載到DSP目標(biāo)板。并且可以通過(guò)相應(yīng)的連接對(duì)象和嵌入式對(duì)象操作函數(shù)，實(shí)現(xiàn)在DSP硬件不停止執(zhí)行程序的情況下對(duì)DSP的C語(yǔ)言程序中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量的讀寫(xiě)修改。
3 ETTIC2000環(huán)境下的直接代碼生成
由第2節(jié)中可知，CCSLink為T(mén)I DSP實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的調(diào)試和測(cè)試階段提供了強(qiáng)大的支持，而ETTIC2000則為T(mén)I C2000 DSP實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程(概念設(shè)計(jì)、算法仿真、源代碼編寫(xiě)、目標(biāo)代碼生成、調(diào)試和測(cè)試)都提供了支持。利用ETTIC2000能夠從Sireulink模型自動(dòng)生成TI(22000 DSP的可執(zhí)行代碼，并且為T(mén)I LF2407 EVM目標(biāo)板上的I／O設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)代碼，使得MINULINK模型可以直接在LF2407EVM板上進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，從而在Simulink統(tǒng)一環(huán)境下就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件在線(xiàn)仿真。
3.1 ETTIC2000應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程
應(yīng)用ETTIC2000開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)DSP處理的過(guò)翟如下：
(1)概念構(gòu)思和DSP處理算法設(shè)計(jì)；
(2)在Simulink環(huán)境下，利用DSP BLOCKSET，F(xiàn)IXED-POINT BLOCKSET，C2000 DSPLIB和Simulink等庫(kù)中的模塊構(gòu)建算法模型，并在Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真；
(3)如果Simulink仿真效果滿(mǎn)意，就可以在模型中加入需要的LF2407 EVM目標(biāo)板上的I／O模塊；
(4)設(shè)置REAL-TIME WORKSHOP中的編譯鏈接(BUILD)選項(xiàng)；
(5)利用CCS中的調(diào)試工具、CCSLink或RTDX來(lái)調(diào)試目標(biāo)DSP中的程序；
REAL-TIME WORKSHOP能夠從Simulink模型中自動(dòng)產(chǎn)生C代碼并且插入ADC和DAC模塊指定的I／O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。再通過(guò)REAL-TIME WORKSHOP面板上的BUILD按鈕，REAL-TIME WORKSHOP會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生實(shí)時(shí)可執(zhí)行代碼。
3.2 建立Simulink模型
由前述連接對(duì)象可知，系統(tǒng)已經(jīng)正確安裝了TIC2000系列DSP目標(biāo)板。在Matlab命令窗口輸入：C2000LIB，打開(kāi)TIC2000的Simulink模塊庫(kù)，其模型庫(kù)組成如圖2所示。本系統(tǒng)采用2407目標(biāo)板，因此只用到C2000 Target Preferences和C2400 DSP ChipSupport等模塊。本文以脈寬調(diào)制中A／D采樣控制為例，其建立的Simulink模型如圖3所示。
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3.3 REAL-TIME WORKSHOP選項(xiàng)設(shè)置
建立好Simulink模型后，設(shè)置其屬性，生成CCS可執(zhí)行的工程文件。
在Simulink模型窗口選擇Simulation下拉菜單中選擇Configuration Parameters，彈出如圖4所示對(duì)話(huà)框。在屬性對(duì)話(huà)框中單擊Real-Time Workshop選項(xiàng)卡，在Category欄中選中Target configuration修改System target file和Template make file文件名。其他選擇默認(rèn)值，單擊Generate Code，就可以將Simulink模型自動(dòng)生成CCS IDE的工程文件，并自動(dòng)調(diào)入CCSIDE中，則該工程文件就可以在CCS IDE中編譯下載運(yùn)行。其生成的工程文件在CCS IDE環(huán)境下的載人情況如圖5所示。
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在直接代碼生成時(shí)，Matlab命令窗口返回信息如下：
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至此，代碼生成并在CCS IDE中編譯完畢。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文基于Matlab環(huán)境對(duì)DSP的實(shí)時(shí)調(diào)試及直接代碼生成過(guò)程做了詳細(xì)的闡述，并結(jié)合實(shí)例給予演示。實(shí)驗(yàn)證明，應(yīng)用Matlab對(duì)DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試和代碼生成，有效地改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。Matlab的易于操作性有助于在設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并進(jìn)行實(shí)時(shí)更改。而CCSLINK與ETTIC2000的結(jié)合，使得在集成、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程.