在Matlab環(huán)境下實現(xiàn)DSP的實時調試和代碼生成方法研究

Matlab作為一種有效的信號處理工具，已經滲透到DSP的設計當中。開發(fā)者在將一個新的數(shù)字信號處理算法應用于實際前，一般是先用Matlab進行模擬驗證，當模擬結果滿意時再把算法修改成C或DSP匯編語言通過CCS在目標DSP上實現(xiàn)，并比較實際應用與模擬的結果以發(fā)現(xiàn)誤差，如此反復進行。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，眾多學者對Matlab環(huán)境下的DSP調試進行了研究。從CCSLink的角度出發(fā)，對Matlab環(huán)境下的DSP調試進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的連接對象、嵌入式對象和RTDX對象的基礎上，詳細闡述Simulink環(huán)境下的直接代碼生成。

1 CCSLink及ETTIC2000概述

Matlab具有強大的分析、計算和可視化功能，但處理速度慢；DSP具有快速的信號處理能力，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DSP連接起來。利用此工具可以像操作Matlab變量一樣來操作TI DSP的存儲器或寄存器。CCSLink支持CCS能夠識別的任何目標板(C200，C5000，C600)，此工具用于DSP程序的調試過程。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的整個開發(fā)過程。

2 CCSLink環(huán)境下的DSP調試

CCSLink向用戶提供了3個組件內容，如圖1所示。

2.1 CCSLink的接口對象

2.1.1 CCS IDE的連接對象

該對象支持TI的C2000／5000／6000系列DSP，利用此對象可創(chuàng)建CCS IDE和Matlab的連接。用戶可以編寫用于DSP程序的Matlab語言批處理腳本，從Matlab的命令窗中直接運行CCS IDE中的應用程序，向硬件DSP的存儲器或寄存器發(fā)送或取出數(shù)據(jù)，檢查DSP的狀態(tài)，停止或啟動程序在DSP中的運行。

2.1.2 與RTDX的連接對象

該對象提供Matlab和硬件DSP之間的實時通信通道。它允許用戶在主機和目標板之間進行實時的數(shù)據(jù)交換而不用考慮目標程序的運行。RTDX連接對象實際上是CCS連接對象的一個子類，在創(chuàng)建CCS連接對象的同時創(chuàng)建RTDX連接對象，它們不能分別創(chuàng)建。

2.1.3 嵌入式對象

在Matlab環(huán)境中創(chuàng)建一個可以代表嵌入在目標C程序中的變量的對象。利用嵌入式對象可直接訪問嵌入在目標DSP的存儲器和寄存器中的變量，即把目標C程序中的變量作為Matlab的一個變量來對待，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連接對象應用

CCS IDE連接對象提供Matlab與CCS IDE和目標DSP的連接，利用此連接可以在Matlab環(huán)境中控制和操作DSP中的應用程序；利用Matlab中強大的計算、分析和可視化工具來分析和對比目標程序運行過程中的結果；而嵌入式對象則提供Matlab對DSP內存中的變量進行實時訪問和控制，這樣大大縮短嵌入式應用程序的開發(fā)調試周期。本文以運行具體程序說明調試過程。源程序PWM.pjt保存在Matlab根目錄下的project文件下。

從上述程序可知，在Matlab環(huán)境下可以完成對CCS工程文件的調入、編譯，生成可執(zhí)行文件并將其加載到DSP目標板。并且可以通過相應的連接對象和嵌入式對象操作函數(shù)，實現(xiàn)在DSP硬件不停止執(zhí)行程序的情況下對DSP的C語言程序中數(shù)據(jù)結構變量的讀寫修改。

3 ETTIC2000環(huán)境下的直接代碼生成

由第2節(jié)中可知，CCSLink為TI DSP實時應用開發(fā)的調試和測試階段提供了強大的支持，而ETTIC2000則為TI C2000 DSP實時應用開發(fā)的整個過程(概念設計、算法仿真、源代碼編寫、目標代碼生成、調試和測試)都提供了支持。利用ETTIC2000能夠從Sireulink模型自動生成TI(22000 DSP的可執(zhí)行代碼，并且為TI LF2407 EVM目標板上的I／O設備提供驅動代碼，使得MINULINK模型可以直接在LF2407EVM板上進行實時測試，從而在Simulink統(tǒng)一環(huán)境下就可以實現(xiàn)整個硬件在線仿真。

3.1 ETTIC2000應用開發(fā)過程

應用ETTIC2000開發(fā)實時DSP處理的過翟如下：

(1)概念構思和DSP處理算法設計；

(2)在Simulink環(huán)境下，利用DSP BLOCKSET，F(xiàn)IXED-POINT BLOCKSET，C2000 DSPLIB和Simulink等庫中的模塊構建算法模型，并在Simulink環(huán)境下進行仿真；

(3)如果Simulink仿真效果滿意，就可以在模型中加入需要的LF2407 EVM目標板上的I／O模塊；

(4)設置REAL-TIME WORKSHOP中的編譯鏈接(BUILD)選項；

(5)利用CCS中的調試工具、CCSLink或RTDX來調試目標DSP中的程序；

REAL-TIME WORKSHOP能夠從Simulink模型中自動產生C代碼并且插入ADC和DAC模塊指定的I／O設備驅動程序。再通過REAL-TIME WORKSHOP面板上的BUILD按鈕，REAL-TIME WORKSHOP會自動產生實時可執(zhí)行代碼。

3.2 建立Simulink模型

由前述連接對象可知，系統(tǒng)已經正確安裝了TIC2000系列DSP目標板。在Matlab命令窗口輸入：C2000LIB，打開TIC2000的Simulink模塊庫，其模型庫組成如圖2所示。本系統(tǒng)采用2407目標板，因此只用到C2000 Target Preferences和C2400 DSP ChipSupport等模塊。本文以脈寬調制中A／D采樣控制為例，其建立的Simulink模型如圖3所示。

3.3 REAL-TIME WORKSHOP選項設置

建立好Simulink模型后，設置其屬性，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所示對話框。在屬性對話框中單擊Real-Time Workshop選項卡，在Category欄中選中Target configuration修改System target file和Template make file文件名。其他選擇默認值，單擊Generate Code，就可以將Simulink模型自動生成CCS IDE的工程文件，并自動調入CCSIDE中，則該工程文件就可以在CCS IDE中編譯下載運行。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。

在直接代碼生成時，Matlab命令窗口返回信息如下：

至此，代碼生成并在CCS IDE中編譯完畢。

4 結 語

本文基于Matlab環(huán)境對DSP的實時調試及直接代碼生成過程做了詳細的闡述，并結合實例給予演示。實驗證明，應用Matlab對DSP進行實時調試和代碼生成，有效地改變了傳統(tǒng)的設計方法。Matlab的易于操作性有助于在設計早期發(fā)現(xiàn)錯誤并進行實時更改。而CCSLINK與ETTIC2000的結合，使得在集成、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP開發(fā)的整個過程。