摘  要： 隨著數(shù)字芯片速度的提高和數(shù)字信號(hào)技術(shù)的發(fā)展，DSP被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的效率得到普遍的關(guān)注，傳統(tǒng)的MATLAB仿真與產(chǎn)品硬件實(shí)現(xiàn)相分隔的方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需求。提出一種基于MATLAB的DSP實(shí)時(shí)控制軟件自動(dòng)生成方案，并通過(guò)Simulink模型自動(dòng)生成TI C2812 DSP的目標(biāo)代碼的應(yīng)用實(shí)例，驗(yàn)證了代碼自動(dòng)生成的可執(zhí)行性。
　　關(guān)鍵詞： CCSLink；ETTIC2000；自動(dòng)生成代碼
0 引言
　　傳統(tǒng)的DSP軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一般分為兩個(gè)階段：設(shè)計(jì)仿真和源代碼開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)[1]。設(shè)計(jì)仿真階段根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需要，以DSP算法研究與仿真驗(yàn)證為主，這階段可以利用MATLAB的Simulink模塊仿真來(lái)實(shí)現(xiàn)；源代碼開(kāi)發(fā)通常采用匯編指令或C語(yǔ)言編寫(xiě)源代碼，由匯編器和連接器進(jìn)行鏈接后生成目標(biāo)可執(zhí)行代碼。源代碼開(kāi)發(fā)完成后，功能的實(shí)現(xiàn)主要在硬件電路板上來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性，對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)者關(guān)于DSP數(shù)字芯片與硬件電路的原理有一定程度的要求，特別是各個(gè)寄存器的作用和存儲(chǔ)空間的特性和擴(kuò)展。這兩個(gè)部分通常是在不同階段相互獨(dú)立地完成，因此大大增加了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性也不能得到保證。本文介紹了MATLAB中的MATLAB與CCS的接口和Embeded Target for TIC2000 DSP，提出了一種基于TI C2812的軟件設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)仿真和源代碼開(kāi)發(fā)在同一平臺(tái)下開(kāi)展，從而有效地將開(kāi)發(fā)過(guò)程中的兩大階段有機(jī)地結(jié)合在一起，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。
1 ETTIC2000概述
　　Embedded Target for the TI TMS320C2000TM為T(mén)I C2000 DSP實(shí)時(shí)控制軟件的自動(dòng)生成的模型仿真、源代碼開(kāi)發(fā)、目標(biāo)代碼自動(dòng)生成、實(shí)時(shí)調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)都提供了技術(shù)方面的支持[2]。
　　1.1 ETTIC2000的功能和特點(diǎn)
　　ETTIC2000首先利用Real-Time Workshop從Simulink模型生成標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言程序代碼，然后通過(guò)MATLAB Link for CCS Development Tools調(diào)用CCS開(kāi)發(fā)工具，編譯鏈接Simulink所生成的程序，自動(dòng)生成目標(biāo)板（C2812 Simulator）的可執(zhí)行代碼（.out文件），最后把生成的可執(zhí)行代碼加載到目標(biāo)板中，并利用嵌入式對(duì)象對(duì)程序運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)試。
　　Embedded Target for the TI C2000 DSP、Simulink、Real-Time Workshop、CCS和TI目標(biāo)之間的關(guān)系如圖1所示。

　　1.2 C281×DSP模塊庫(kù)
　　ETTIC2000提供了多個(gè)Simulink模塊，以支持不同型號(hào)的DSP，在MATLAB窗口中執(zhí)行命令C2000lib，就會(huì)顯示對(duì)應(yīng)型號(hào)的DSP芯片模塊。其中，本文使用的C281×的各模塊如圖2所示。

2 MATLAB與TI CCS的接口
　　2.1 CCSLink的功能及特點(diǎn)
　　MATLAB Link for CCS Development Tools作為MATLAB的一個(gè)工具箱被集成在MATLAB中，可以支持CCS能夠識(shí)別的任何目標(biāo)板。利用此工具箱，將調(diào)用函數(shù)、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器或寄存器中的數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)測(cè)試等工作統(tǒng)一在MATLAB平臺(tái)下進(jìn)行，把MATLAB和TI CCS及目標(biāo)DSP連接起來(lái)。其功能圖如圖3所示。

　　2.2 CCSLink的連接方式
　　利用CCSLink提供的MATLAB函數(shù)可以完成MATLAB與TI CCS、目標(biāo)板的存儲(chǔ)器或寄存器的數(shù)據(jù)及信息的交換。
　　CCS IDE的連接對(duì)象用于創(chuàng)建CCS與MATLAB的連接。從MATLAB的命令窗中可以運(yùn)行CCS IDE中的程序，向目標(biāo)板的存儲(chǔ)器或寄存器讀取數(shù)據(jù)，檢查DSP的運(yùn)行狀態(tài)，而且可以控制DSP上運(yùn)行程序的起止。
　　在MATLAB環(huán)境中可以創(chuàng)建一個(gè)嵌入式對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)目標(biāo)板的存儲(chǔ)器或寄存器中的變量，即把C語(yǔ)言代碼中的變量作為MATLAB的一個(gè)變量處理。轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)類(lèi)型，創(chuàng)建函數(shù)聲明，改變變量值，讀取DSP中的數(shù)據(jù)與信息，所有這些操作都在MATLAB平臺(tái)下進(jìn)行。
　　在MATLAB中，對(duì)所有對(duì)象的操作方式是一樣的，只是對(duì)應(yīng)的屬性及屬性值不同而已。
　　3 應(yīng)用實(shí)例
　　32位的TMS320C281×系列芯片融合了DSP和微控制器的最佳特性，能夠完成64位的數(shù)據(jù)處理，專(zhuān)門(mén)的分支硬件減少了條件指令執(zhí)行的反應(yīng)時(shí)間，使該處理器能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的處理任務(wù)[3]。
　　在TMS320F281×DSP中，ADC模塊是一個(gè)12位帶流水線(xiàn)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，由16個(gè)結(jié)果寄存器ADCResult存放ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果，轉(zhuǎn)換的計(jì)算過(guò)程為：

　　本系統(tǒng)搭建的是一個(gè)由AD模塊采集來(lái)的數(shù)字信號(hào)量來(lái)控制PWM輸出的占空比的模型。通過(guò)讀取AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與信息，同時(shí)，利用示波器顯示的PWM輸出波形，分析由CCS實(shí)時(shí)控制的DSP代碼自動(dòng)生成的效果。
　　具體步驟如下：
　?。?）在MATLAB中的Simulink環(huán)境搭建模型如圖4所示，選用ADC模塊中A0通道，由PWM1通道輸出結(jié)果，設(shè)置參數(shù)并進(jìn)行仿真。

　?。?）配置CCSLink。
　　驗(yàn)證CCS是否在PC上安裝并配置好，在MATLAB命令窗中輸入命令：ccsboardinfo，則MATLAB命令窗中會(huì)返回圖5所示的板卡信息。

　　圖5證明CCS已經(jīng)安裝并配置好。CCSLink工作時(shí)CCS將自動(dòng)啟動(dòng)。
　?。?）在Real-Time Workshop中設(shè)置編譯鏈接（Build）選項(xiàng)。
　　指定ti_c2000.tlc作為系統(tǒng)目標(biāo)文件（system target file）。設(shè)置好Build選項(xiàng)后，通過(guò)編譯鏈接選項(xiàng)，Real-Time Workshop會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生實(shí)時(shí)可執(zhí)行代碼，同時(shí)，可通過(guò)設(shè)置將可執(zhí)行代碼自動(dòng)加載到指定的目標(biāo)板上并且開(kāi)始運(yùn)行。圖6為MATLAB命令窗口顯示。

　　（4）實(shí)時(shí)代碼調(diào)試。
　　在MATLAB環(huán)境下編輯m文件，并運(yùn)行以下代碼：
　　cc=ccsdsp（′boardnum′，0，′procnum′，0）
　　//創(chuàng)建一個(gè)連接對(duì)象
　　visible（cc，1）//CCS IDE窗口在桌面上可見(jiàn)
　　linkinfo=info（cc）//測(cè)試DSP目標(biāo)板的狀態(tài)信息
　　projfile=fullfile（matlabroot，′work′，...）；
　　projpath=fileparts（projfile）；
　　open（cc，projfile）//加載工程文件
　　build（cc）//編譯文件
　　load（cc，′.out′）//可執(zhí)行文件加載到DSP中
　　run（cc）//運(yùn)行
　　halt（cc）//停止
　　ddatv=read（cc，address（cc，′ddat′），′double′，2）
　　//訪(fǎng)問(wèn)嵌入在目標(biāo)DSP存儲(chǔ)器中的值
　　在MATLAB環(huán)境下完成了對(duì)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。切換到已經(jīng)打開(kāi)的CCS界面，可以看到在MATLAB環(huán)境下已經(jīng)完成了對(duì)CCS的各種操作。
　?。?）運(yùn)行結(jié)果。
　　當(dāng)由變位器給定模擬電壓輸入為1 V時(shí)，加載自動(dòng)生成代碼到DSP后，讀取DSP寄存器的值如圖7所示。

　　自動(dòng)生成代碼F2812.ADC=（AdcRegs.ADCRESULT0）>>4；之所以右移4位，是因?yàn)樵诩?jí)聯(lián)序列發(fā)生器模式中，讀取時(shí)，ADCRESULTn寄存器為左對(duì)齊，應(yīng)向右平移4位后讀取[4]。
　　結(jié)果寄存器存放的數(shù)字量與計(jì)算得出的理論值   1 355非常接近，如圖8所示，驗(yàn)證目標(biāo)板AD轉(zhuǎn)換有效。

　　程序的目標(biāo)板輸出波形比較如圖9所示。

　　圖9證明了由MATLAB模型生成的代碼是有效的，運(yùn)行結(jié)果也與理論輸出占空比近似，進(jìn)而證明這種設(shè)計(jì)方法快捷、高效。
4 結(jié)論
　　應(yīng)用MATLAB自動(dòng)生成DSP代碼的方案，有效地克服了傳統(tǒng)DSP代碼設(shè)計(jì)方法效率低、難度大等缺點(diǎn)，快速生成了標(biāo)準(zhǔn)化的C語(yǔ)言代碼和DSP可執(zhí)行文件，極大地縮短了代碼的開(kāi)發(fā)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自動(dòng)生成的代碼運(yùn)行效果良好，可以應(yīng)用于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)了方案的實(shí)用性與可行性。
　　參考文獻(xiàn)
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