基于MATLAB的DSP调试方法

icc_fuzhou

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caixinlin

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rlz1981

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原帖由王小二于2007-10-15 22:20发表:
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摘要：本文介绍了利用Matlab和 Simulink中 Developer's Kit for TI DSP工具对DSP进行系统级设计的方法。
关键词：DSP；Matlab；TI；CCS；IDE
引言
传统的DSP设计开发流程分为两个部分：开发设计和产品实现。在开发设计部分完成算法开发和方案设计，产品的实现用来验证开发设计的正确性，通常是在不同的部门相互独立地完成。这样的开发流程存在许多问题，如相互之间的协作，系统范围内的算法测试，系统设计的错误不能被及时发现等。
利用Matlab和Simulink系统级的设计方法和快速原型的自动化工具可以解决这些问题。
系统级设计方法与快速原型
系统级设计方法的核心是将算法设计和系统级设计仿真在统一的开发环境中进行,从而有效地将开发流程的将两个部分结合在一起。
进行系统级设计需要一个统一的开发环境，且在该开发环境中可以对系统结构、算法进行描述，还能够对系统不同层次，不同组件和不同数据类型进行建模；同时要有良好的移植性能。Simulink提供了这样一个很好的开发环境，它是基于图块的系统级仿真环境。分级系统的描述方式，提供了真正的自顶向下的设计方法，并且通过图块的方式实现移植。
快速原型就是系统工程师在硬件平台上快速验证他们的方案。这里快速是指无需进行漫长的针对硬件的软硬开发过程，就可以方便的使用相关硬件平台。快速原型不需要工程师进行大量的C或汇编编写代码的过程，同时还降低系统工程师对硬件知识的要求，并提供了硬件在回路仿真的能力。


图1 集成开发工具的三种接口
面向 TI DSP的系统级设计
MathWorks公司为我们提供了功能强大的DSP系统和算法设计工具:Matlab和Simulink，Texas Instruments提供了高性能的DSP设备和集成开发环境。两公司合作推出了集成开发工具Developer's Kit for TI DSP，向用户提供了三种接口，如图1所示。
Targer for CCS IDE/C6701 EVM/C6711 DSK
Targer for CCS IDE/C6701 EVM可以让用户从数字信号处理的Simulink模型自动生成C6701 EVM的CCS IDE工程文件，并可进一步自动编译下载到C6701 EVM上执行。设计人员可以快速的将数字信号处理的算法模型下载到实时硬件平台上执行，用以评估算法的性能，或者转换为一个CCS IDE工程文件，实现从Simulink环境到CCS IDE环境的无缝连接。通过Target for CCS IDE/C6701 EVM，用户可以方便的利用MathWorks公司提供的DSP、通信和数学算法库，将主要的精力放在设计而不是DSP编程上，进行反复的迭代设计，直到算法满足系统性能要求。Targer for CCS IDE/C6701 EVM/C6711 DSK从以下方面方便了用户：
?有助于实现DSP算法原型
?系统级的算法验证
?从Simulink模型到CCS IDE工程的无缝转换
?降低编写DSP代码的难度
Link for CCS IDE
Link for CCS IDE接口实现了CCS IDE和Matlab之间的连接，允许用户在MATLAB命令窗口下载运行CCS IDE中的程序，与目标内存之间(非实时地)交换数据，检测处理器的状态，停止或者启动程序在DSP中地运行。Link for CCS IDE的优点：
?用户可以利用MATLAB强大的数据分析和可视化功能，节省设计和调试程序的时间；
?可以编写用于调试数字信号处理程序的MATLAB语言批处理脚本，实现调试和分析的自动化；
?支持TI的C5000/6000系列DSP。
Link for RTDX
DSP的实时数据交换(RTDX)允许系统工程师在Host computer和Target之间进行实时的数据传输且不用考虑Target程序。这里的Link for RTDX接口提供了MATLAB和支持RTDX的TI DSP上运行的程序之间实时交换数据的一种方式。利用Developer's Kit for TI DSP提供的MATLAB ActiveX对象CCSDSP，可以建立MATLAB和DSP之间通信的通道，在MATLAB命令窗口和DSP应用程序之间实时地发送和接收数据，而且无需中断程序的运行。Link for RTDX实现了对实时数据的自动化的高级分析和可视化，实现了对复杂DSP程序的有效验证。
这里需要注意Developer's Kit for TI DSP的自动代码生成是面向C6711DSK和C6701 EVM等一些TI产品，对于用户开发的目标板Developer's Kit for TI DSP不能直接支持，需要在外围的驱动等方面做相应的修改；对于实时的数据交换、程序的控制等方面的应用是面向所有的C5000、C6000目标板的。
应用举例
Developer's Kit for TI DSP的中心点在于系统级开发C6701 EVM/C6711 DSK的数字信号处理的应用系统，下面举例介绍其用法。
C6701 EVM是TI公司推出的TMS320C6701 DSP芯片的评估板，它可用于有线/无线宽带网络、语音识别、图象处理、雷达等对运算能力和存储量有较高要求的场合。它包含的硬件有：(1)32位浮点DSP芯片TMS320C6701/167MHz，1GPS;(2)64K×32bit SRAM，2M×32bit SDRAM；(3)标准JTAG接口，与XDS510/560连接方便调试；(4)CPLD，实现板上逻辑、时序控制；另外有PCI接口，电源模块，音频接口等。
Developer's Kit for TI DSP开发C6701 EVM应用系统的步骤：
(1)安装C6701 EVM板，将TI提供的相关软件CCS IDE也安装在同一台PC机上。
(2)运行MATLAB，在命令栏键入：C6701EVMLIB，打开C6701EVMLIB的Simulink模块库。该库包含四个模块C6701 EVM ADC(模数转换模块)、C6701 EVM DAC(数模转换模块)、C6701 EVM LED(指示用户状态的LED)、Reset C6701 EVM(复位模块)。
(3)建立Simulink仿真模型，如果需要，可以为Simulink仿真模型添加上述的EVM I/O设备。设置其属性，在属性对话框中单击Real-Time Workshop选项卡，Category栏里选中Target configuration,修改System target file和Template make file文件名。
(4) 在Real-Time Workshop选项卡中选中TI C6701 EVM runtime 其它位默认值，单击Make Project按钮，就可将Simulink模型自动生成CCS IDE的工程文件，并自动调入CCS IDE中，那么该工程文件就可以在CCS IDE中编译下载运行了。若现在生成工程文件后，自动地编译下载到C6701 EVM上执行，要改Build action 选项为Build_and_execute。这时单击Build&Run按钮，可实现自动的编译下载并运行。
结语
应用Matlab和Simulink对DSP进行系统级的设计极大改进了传统的设计方法。Simulink系统级的设计环境，有助于在设计早期发现错误和应对系统复杂性不断增加的挑战，使用Developer's Kit for TI DSP集成开发工具能够方便的进行快速原型和硬件在回路仿真，消除了传统设计方法的不足。
参考文献
1戴明桢.周建江.TMS320C54X DSP结构、原理及应用 北京航空航天大学出版社2001(11)
2 张雄伟.曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用(第2版).电子工业出版社.2000(9)
3 Developer's Kit for Texas Instruments DSP User's Guide. MathWorks Inc. February 2001
4 TMS320C6701