基于Matlab的DSP系统级的设计方法

  作者:angelazhang 时间:2015-06-27

传统的DSP应用系统设计流程分为2个部分:开发设计和产品实现。在开发设计 部分完成 方案设计和算法设计与验证,一般用Matlab语言进行仿真,当仿真结果满意时,再进入产品的实现阶段。

 
        将开发设计阶段的算法用C/C++或者汇编语言实现,在硬件的DSP目标板上调试。因此,需要将开发工具CCS把目标DSP程序运行的中间结果保存到PC机的硬盘上,然后调到Matlab工作空间,与Matlab算法的中间结果进行比较,以发现DSP程序中由设计或精度导致的结果偏差。如此过程反复进行,非常不便。
 
  为了解决这个问题,出现了系统级设计方法的构想。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2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。Matlab Link for CC S Development Tools就是为了完成系统级设计而出现的。   
 
       1.Matlab Link for CCS Development Tools简介
      Mathworks公司和TI公司联合开发的Matlab Link for CCS Development Tools(CCS Link) 提供了Matlab和CCS的接口,即把Matlab和TI CCS及目标DSP连接起来。利用此工具可以像操作Matlab变量一样来操作TI DSP的存储器或寄存器,即整个目标DSP对于Matlab好像是透明的,开发人员在Matlab环境中就可以完成对CCS的操作。Matlab Link for CCS Dev elopment Tools可以支持CCS能够识别的任何目标板,包括TI公司的DSP,EVM板和用户自己开发的目标DSP(C2000,C5000,C6000)板。
 
      CCS Link主要特点总结如下:
 
        (1) Matlab函数可以自动完成调试、数据传递和验证。
  (2)在Matlab和DSP之间实时传递数据,而不用停在DSP中程序的执行。
  (3)支持XDS510/XDS560仿真器,可以高速调试硬件DSP目标板。
  (4)提供嵌入式对象,可以访问C/C++变量和数据。
  (5)对测试、验证和可视化DSP代码提供帮助。
  (6)扩展了Matlab和eXpressDSP工具的调试能力。
  (7)符合TI eXpressDSP标准。 
 
         2    CCS Link面向 TI DSP的系统级设计方法
 
  CCS Link向用户提供了三种接口如图1所示。
 
  2.1   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中的运行。
 
  Link for CCS IDE的优点:
 
  (1)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。
  (2)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。
  (3)支持TI的C5000/6000系列DSP。 
       2.2   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 DS P上运行的程序之间实时交换数据的一种方式。利用此连接对象,可以打开、使能、关闭或禁止DSP的RTDX通道,利用此通道可以实时的向硬件目标DSP发送和取出数据,而不用停止DS P口正在执行的程序。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。
 
        例如把原始数据发送给程序进行处理,并把数据结果取回到Matlab空间中进行分析。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,他们不能分别构建。
 
       2.3  嵌入式对象
 
      在Matlab环境中创建一个可以代表嵌入目标C程序中的变量的对象。利用嵌入式对象可以直接访问嵌入在目标DSP的存储器和寄存器中的变量,即把目标C程序中的变量作为Matlab的一个变量对待。在Matlab中收集DSP程序中的信息,转变数据类型,创建函数声明,改变变量值,并把信息返回到DSP程序中,所有这些操作都在Matlab环境下完成。 
 
       3    CCS IDE连接对象应用举例
 
        CCS IDE连接对象提供Matlab与CCS IDE和目标DSP的连接。利用此连接可以在Matlab下控制和操作DSP中的应用程序,利用Matlab中强大计算分析和可视化工具来分析和对比目标程序运行中的结果,大大缩短嵌入式应用程序的开发调试周期。
 
     具体应用步骤如下:
  (1)选择DSP型号
  根据ccsfoardinfo函数列出安装在主机上的目标板及其DSP信息,从中选择需要的型号。
  此处选择0号DSP:
  Boardnum=0; procmum=0;
  (2)创建CCS IDE连接对象
  cc=ccsdsp(′boardnum′,boardmun,′procnum′
 
        xu_6x11.pjt是CCSLink提供的一个工程文件。
  编译链接CCS IDE中当前的工程文件,生成目标DSP可执行文件: 
      (4)在Matlab环境下对CCS IDE连接对象进行操作
 
        利用CCS Link中的read和write函数来访问2个全局数组:  
 
       从这个例子中可以看到在Matlab环境下操作DSP中的变量或者寄存器是很方便的。这样就可以在Matlab环境下完成DSP程序的仿真调试。而不用像传统的开发要把DSP运行结果调回PC机验证,方便了开发设计,缩短了开发周期。
      4结语
 
        应用Matlab对DSP进行系统级的设计极大地改进了传统的设计方法。Matlab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,方便了复杂DSP应用系统的设计。

关键词: matlab 系统级 DSP

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