基于DSP的自动代码生成及应用

1 引 言

M atlab具有强大的分析、计算和可视化功能， 利用MATLAB 提供的专业工具箱， 可以方便、灵活地实现对自动控制、信号处理、通信系统等算法的分析和仿真， 是算法设计人员和工程技术人员不可缺少的软件工具。

数字信号处理器( DSP)作为一种可编程专用芯片， 是数字信号处理理论实用化的重要工具， 在自动控制、语言处理、图像处理等技术领域得到了广泛应用。但对于算法设计人员来讲， 利用汇编语言和C语言进行功能开发， 具有周期长、效率低的缺点， 不利于算法验证和产品的快速开发。

由MathWorks公司和TI公司联合开发的MATLAB L ink for CCS DevelopmentToo l(CCSlink)是MATLAB6. 5版本中增加的一个全新的工具箱， 它提供了MATLAB、CCS和DSP目标板的接口， 利用此工具可以像操作MATLAB 变量一样来操作DSP器件的寄存器和存储器， 极大的提高了DSP应用系统的开发进展。

2 M atlab与CCS及目标板间的连接

Matlab可通过3种方式与CCS、目标DSP进行连接、数据交换。CCSL ink 向用户提供了3 种连接对象， 如图1所示。

CCS IDE的连接对象: 该对象支持TI的C2000 /5000 /6000系列DSP， 利用此对象可创建CCS IDE和M atlab的连接。用户可以编写用于DSP程序的Ma tlab语言批处理脚本， 从Matlab 的命令窗中直接运行CCS IDE中的应用程序， 向硬件DSP的存储器或寄存器发送或取出数据， 检查DSP的状态， 停止或启动程序在DSP中的运行。

与RTDX(实时数据交换)的连接对象: 该对象提供Matlab和硬件DSP之间的实时通信通道。它允许用户在主机和目标板之间进行实时的数据交换而不用考虑目标板程序的运行。RTDX连接对象实际上是CCS连接对象的一个子类， 在创建CCS连接对象的同时创建RTDX 连接对象， 它们不能分别创建。

图1 CCSL ink的三种接口

嵌入式对象: 在Matlab 环境中创建， 该对象可以代表嵌入在目标C 程序中的变量， 由其直接对嵌入在目标DSP存储器/寄存器中的变量进行操作。

3 ETT IC2000环境

由以上所述可知， CCSL ink为T IDSP实时应用开发的调试和测试提供了强大的支持， 而ETT IC2000则为T IC2000 DSP实时应用开发的整个过程(概念设计、算法仿真、原代码编写、目标代码生成、调试和测试)都提供了支持。利用ETTIC2000能够从S imulink模型自动生成T I C2000 DSP的可执行代码， 从而在Simu link统一环境下就可以实现整个硬件的在线仿真。

应用ETTIC2000开发实时DSP处理的过程如下:

( 1)概念构思和DSP处理算法设计;( 2)在S imulink环境下， 利用DSP BLOCKSET，FIXED_POINT BLOCKSET， C2000 DSPLIB 和Simulink等库中模块构建算法模型， 并在S imulink环境下运行仿真;( 3)如果仿真效果满意， 就可以在模型中加入所需的C2800 DSP Ch ip Support中的模块。

( 4)设置REAL - T IME WORKSHOP中编译连接( BU ILD)选项。

( 5)利用CCS中的调试工具、CCSLink或RTDX来调试目标DSP中的程序。

4 仿真系统的建立及代码生成

4. 1 ADC 转换及F IR滤波器处理程序设计

用Embedded target for T I C2000 工具包设计ADC 转换及F IR 滤波。在新建的S imulink文件中，放入C2000 Target Preference中的F2812 eZdsp， 并对其中参数进行设置。

实现A /D 转换的功能模块是C28x ADC， A /D转换模块可以选择模块A、B 中的任意六个通道， 这里要注意数据格式的转化。

FIR 滤波器设计有很多种， 利用M atlab 中的FDATooo l( F ilter DesiignAnalysis Too l)来设计是经常使用的一种。FDATooo l是通过指定滤波器的性能指标来快速设计F IR 或者IIR 滤波器， 它是一种图形设计界面， 如图2所示。

指定FIR滤波器为低通滤波器( Low pass) ， 指定采样频率为6kH z， 低通频率为1kH z， 截止频率为2kHz， 菜单Analysis用来选择不同的分析显示方式，如幅度响应、相位响应、脉冲响应、阶跃响应、滤波系数等。指定完成设计参数后单击Overw rite generated filter b lock， 完成滤波器的设计。

图2 数字滤波器设置对话框

4. 2 扩展卡尔曼滤波器的设计

扩展卡尔曼滤波器是通过内嵌S 函数完成的。

在RTW 中一般可以直接应用非内嵌C MEX S 函数， 但是在实时情况下对时间要求比较严格， 而非内嵌S函数的S imstruct数据结构需要大量的存储计算资源， 运行时调用S函数需要很大的系统开支， 此时就需利用TLC 技术将S 函数内嵌。TLC 是RTW的一个内部组成部分， 利用它可以自定义从S imulink模型生成的C 代码， 并为S imulink模型图生成优化的内嵌程序代码。通过自定义， 可以将自定义算法和现存的例程结合起来形成一个整体式的程序