一種基于Matlab的DSP調(diào)試及直接代碼生成方法

ID:128229 · 發(fā)表于 2016-6-27 14:55

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處理工具，已經(jīng)滲透到DSP的設(shè)計(jì)當(dāng)中。開發(fā)者在將一個新的數(shù)字信號處理算法應(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)果滿意時(shí)再把算法修改成C或DSP匯編語言通過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的連接對象、嵌入式對象和RTDX對象的基礎(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(biāo)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(biāo)板(C200，C5000，C600)，此工具用于DSP程序的調(diào)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(diào)試
　　CCSLink向用戶提供了3個組件內(nèi)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(yùn)行CCS IDE中的應(yīng)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(yùn)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(shí)時(shí)通信通道。它允許用戶在主機(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連接對象實(shí)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(shí)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(biāo)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(biāo)DSP的存儲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(yīng)用
　　CCS IDE連接對象提供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分析和對比目標(biāo)程序運(yùn)行過程中的結(jié)果；而嵌入式對象則提供Matlab對DSP內(nèi)存中的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問和控制，這樣大大縮短嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)調(diào)試周期。本文以運(yùn)行具體程序說明調(diào)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(diào)入、編譯，生成可執(zhí)行文件并將其加載到DSP目標(biāo)板。并且可以通過相應(yīng)的連接對象和嵌入式對象操作函數(shù)，實(shí)現(xiàn)在DSP硬件不停止執(zhí)行程序的情況下對DSP的C語言程序中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shí)時(shí)應(yīng)用開發(fā)的調(diào)試和測試階段提供了強(qiáng)大的支持，而ETTIC2000則為TI C2000 DSP實(shí)時(shí)應(yīng)用開發(fā)的整個過程(概念設(shè)計(jì)、算法仿真、源代碼編寫、目標(biāo)代碼生成、調(diào)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(biāo)板上的I／O設(shè)備提供驅(qū)動代碼，使得MINULINK模型可以直接在LF2407EVM板上進(jìn)行實(shí)時(shí)測試，從而在Simulink統(tǒng)一環(huán)境下就可以實(shí)現(xiàn)整個硬件在線仿真。
　　3.1 ETTIC2000應(yīng)用開發(fā)過程
　　應(yīng)用ETTIC2000開發(fā)實(shí)時(shí)DSP處理的過翟如下：
　　(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來調(diào)試目標(biāo)DSP中的程序；
　　REAL-TIME WORKSHOP能夠從Simulink模型中自動產(chǎn)生C代碼并且插入ADC和DAC模塊指定的I／O設(shè)備驅(qū)動程序。再通過REAL-TIME WORKSHOP面板上的BUILD按鈕，REAL-TIME WORKSHOP會自動產(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(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。

　　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所示對話框。在屬性對話框中單擊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模型自動生成CCS IDE的工程文件，并自動調(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。
　　在直接代碼生成時(shí)，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(jié) 語
　　本文基于Matlab環(huán)境對DSP的實(shí)時(shí)調(diào)試及直接代碼生成過程做了詳細(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開發(fā)的整個過程。

ID:319344 · 發(fā)表于 2018-5-27 10:23

明白了一些：使用MATLAB調(diào)試可實(shí)現(xiàn)及早發(fā)現(xiàn)錯誤，并實(shí)時(shí)修改，就像STM32使用keil和Jlink在線調(diào)試類似，MATLAB對CCS工程文件進(jìn)行編譯，生成可執(zhí)行文件加載到DSP目標(biāo)板，對DSP內(nèi)存中的變量可進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問和控制。