MatlabSimulink的DSP代码生成.docx
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MatlabSimulink的DSP代码生成
短线自考毕业论文
题目：
基于Matlab/Simulink的
DSP代码生成
学生姓名：
龙文韬
学号：
2201004
指导教师：
郭杰荣
专业班级：
电信00101班
完成时间：
2004年5月20日
目录
引言2
1Matlab/Simulink介绍2
2DSP芯片介绍2
2.1什么是DSP芯片2
2.2DSP芯片的开发3
3系统级开发设计4
3.1原理介绍4
3.2开发工具8
3.2.1TMS320C6701EVM介绍8
3.2.2Matlab/Simulink中的C6701EVM8
4应用举例9
4.1应用步骤9
4.2实例说明9
结束语13
参考文献13
基于Matlab/Simulink的DSP代码生成
电子信息科学与技术专业学生:
龙文韬
指导教师:
郭杰荣
摘要:
本文研究了基于Matlab/Simulink的DSP代码生成的方法。
介绍了基于Matlab/Simulink的DSP系统级设计方法、Matlab与CCS系统对于DSP的各自特点及相互连接，论述了面向TIDSP芯片的系统设计。
传统的DSP设计开发流程分为开发设计和产品实现两个环节。
这样的开发流程存在许多问题，基于Matlab/Simulink的系统级设计方法，完成了从概念设计、软件仿真、硬件测试全过程。
在软件算法仿真测试后直接生成面向数字信号处理（DSP）芯片的代码，有利发现系统设计的错误。
关键词:
MatlabSimulink数字信号处理C6701评估板代码编译系统
TheGeneration
ofDSPCodeBuiltonMatlab/Simulink
ElectronicInformationScienceandTechnology
LongWen-tao
Advisor:
GuoJie-rong
ABSTRACT:
ThispaperdiscussestheDigitalSignalProcessor（DSP）codegenerationbuiltonMatlab/Simulinksystem。
ThesystemdesignmethodwithMatlab/Simulink,characteristicandcontactofDSPaboutMatlabandCCSsystemaredescribed。
ThesystemdesignisbasedonTIDSPchip。
TraditionalDSPdesignhastwoparts：
developingdesignandproductachievement。
Therehasmanyproblemsinthisprocess。
ThesystemdesignmethodbuiltonMatlba/Simulinkcanaccomplishthefullcoursefromconceptdesign,softwareemulatetohardwareachieve,themethodisinfavoroffindingoutmistakesinthesystemdesignbydirectDSPchip’scodegenerationaftersoftwarearithmeticemulatetest。
KEYWORD：
MatlabSimulinkDSPC6701EVMCCS
引言
近年来，伴随着高科技日新月异的发展，对数字信号处理（DSP）芯片的研发也潜移默化地发生了深刻的变革。
但现在研发公司或实验室的硬件多采用美国TI公司的系列芯片，开发软件多采用CCS系统等，设计语言为汇编或C，不同层次的科研成员完成一项验证或设计需使用多种语言和开发平台，这就增大了产品开发的风险,延长了产品的上市时间。
基于MATLAB/Simulink自带的DSP工具箱可以完成概念设计、软件仿真、硬件测试全过程，Matlab语言易学易用，不要求使用者具备高深的数学知识和编程技巧，现已成为大学教学和科研中最常见的工具。
如果能够将DSP开发过程在同一平台上完成将能方便的建立系统模型、实现从系统设计到实现的完美过渡，对DSP的应用开发也能提供一条便利的途径。
1Matlab/Simulink介绍
Matlab是一种面向科学与工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图像处理等学科的处理功能于一体，具有极高的编程效率。
Matlab是一个高度集中的系统，Matlab提供的Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模，它同样支持具有多种采样速率的系统。
整体上而言,Simulink是一个系统级的设计和仿真工具，它可以为各种各样的系统建立模型。
使用Simulink很容易创建系统的模型，设置仿真参数，然后对模型进行仿真。
Simulink和Matlab是高度集成的，用户可以借助Matlab强大的数据分析和可视化功能来分析系统仿真结果。
目前Matlab的最新版本是6.5，对应的Simulink版本是5.0。
2DSP芯片介绍
2.1什么是DSP芯片
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。
DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
（7）可以并行执行多个操作。
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
2.2DSP芯片的开发
目前，对于DSP工程师来说，除了必须了解和熟悉DSP本身的结构（包括软件指令系统和硬件结构）和技术指标外，还必须熟悉和掌握其开发工具和环境。
TIDSP的开发工具和环境主要包括以下三个部分：
●代码生成工具（编译器、连接器、优化C编译器、转换工具等）
●系统集成及调试环境与工具
●实时操作系统
图1为TI的TMS320系列DSP软件开发流程图：
图1TITMS320系列DSP软件开发过程
3系统级开发设计
3.1原理介绍
系统级设计的核心是将算法设计和系统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机构、算法进行描述，还能够对系统不同的层次，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，他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。
由美国TI与Math公司联合开发的面向TITMS320C6000DSP开发平台的嵌入式对象，使MATLAB\Simulink与TI高速DSP工具结合成为一体。
这套软件使设计者能够利用Matlab平台在C6701或C6711评估板上，经概念设计到代码及自动高速模型生成，对所设计的数字信号处理系统进行开发、验证。
开发过程利用Matlab实时工作平台（Real-TimeWorkshop）以自动生成一个C语言的CCS工程。
CCS平台的所有特性，包括编辑工具、编译链接、调试工具、代码压缩以及工程管理等等，都可以调用，帮助设计者随意地使用MATLB、Simulink、Real-TimeWorkshop以及硬件，利用CCS工程自动地编译、链接，将生成的可执行文件下载到C67XX芯片。
一般设计流程如图2所示。
Developer’sKitforTiDSP是MathWorks公司和TexasInstruments（TI）公司合作开发的一个基于Simulink和Real-TimeWorkshop的开发工具箱，有了这个开发工具箱，用户可以在Simulink的环境中搭建数字信号处理的算法，然后通过Real-TimeWorkshop生成面向TMS320C6701EvaluationModule（C6701EVM）或者TexasInstrumentsCodeComposerStudioIntegratedDevelopmentEnviroment（CCSIDE）的ANSIC代码。
Developer’sKitforTiDSP可以利用TI的编译工具将生成的代码编译成面向C6701EVM的机器码，并可将该机器码直接下载到C6701EVM上执行。
为了支持面向C6701EVM的代码生成，Developer’sKitforTiDSP提供了一个基于Real-TimeWorkshop的目标TargetforC6701EVM。
使用这个目标，用户可以从Simulink模型生成C6701EVM的可执行文件或者生成一个针对C6701EVM的CCSIDE工程文件。
用户可以在CCSIDE环境中修改该工程文件，然后再编译下载。
TI（TexasInstruments）公司可向用户提供C6701EVM，帮助用户开发针对TMS320C6701的数字信号处理程序。
一方面，C6701EVM上为TMS320C6701DSP提供了输入端口、输出端口、时钟电路、内存单元和电源；另一方面，MathWorks公司和TI公司为Windows用户提供了集成的开发环境，方便用户开发、编译、下载和调试在C6701EVM上运行的算法程序。
除了能够产生面向C6701EVM的代码，Developer’sKitforTiDSP还提供了使用CCSIDE和TIReal-TimeDateExchange（RTDX）的两个接口。
3.1.1Developer’sKitforTIDSP三种接口
Developer’sKitforTIDSP向用户提供的三种接口，如图3所示：
图3集成开发工具的三种接口
3.1.1.1TargetforCCSIDE/C6701EVM
TargetforCCSIDE/6701EVM可让用户从数字信号处理的Simulink模型自动生成面向C6701EVM的CCSIDE工程文件，并可进一步自动编译下载到C6701EVM上执行。
设计人员可以快速地将数字信号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，或者转换成一个CCSIDE工程文件，实现从Simulink环境到CCSIDE环境的无缝连接。
通过TargetforCCSIDE/6701EVM，用户可以方便地利用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在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。
TargetforCCSIDE/6701EVM对用户的价值在于：
●有助于实现DSP算法原型；
●系统级的算法验
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