基于Matlab的DSP系统级的设计方法

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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。

) R+ h* ?0 t: _3 G6 `1 N4 I4 K        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。
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: k4 y: K, @. F　　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。 　　
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% K% H! i& v' a& b  e       1.Matlab Link for CCS Development Tools简介
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! b/ J/ D) M4 `; i      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。
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2 V2 h! J% r* Y9 J      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。
, H$ s" x0 t: f　　（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。
; M  V7 o! L& o, h0 l　　（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。
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         2    CCS Link面向 TI DSP的系统级设计方法
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　　CCS Link向用户提供了三种接口如图1所示。

5 r  c, q2 ~; ]: c# e8 Z0 f$ j　　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。

* m( s9 [+ M' Z. h　　Link for CCS IDE的优点：
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　　(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。
& v) c1 ?8 g) I5 v- w　　(3)支持TI的C5000/6000系列DSP。
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       2.2   Link for RTDX
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% g3 r9 A, t1 {; @5 X& S! U. O       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。
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$ m  k6 z, F$ T" f) ^, M* E        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。
　　
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       2.3  嵌入式对象
　　
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      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。

& `5 r) j: z4 O# _! Y       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。
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; I9 o3 }6 z# a" _$ ]     具体应用步骤如下：
, |) g0 j. m0 Z! l# C' b　　(1)选择DSP型号
2 I( B+ Q0 u9 O0 Q3 f　　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：
7 @  g+ o  h( W( g8 R　　Boardnum=0; procmum=0;
' f' N) w8 }+ D3 n1 w/ v  v　　(2)创建CCS IDE连接对象
　　cc=ccsdsp(′boardnum′,boardmun,′procnum′
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7 l+ B& F) r% T4 P9 a        xu_6x11.pjt是CCSLink提供的一个工程文件。
; [6 `! V6 x5 d7 ^% ]) Z　　编译链接CCS IDE中当前的工程文件，生成目标DSP可执行文件：
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  `+ V/ g7 F; P" r* f; h* C, i      (4)在Matlab环境下对CCS IDE连接对象进行操作
　　
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        利用CCS Link中的read和write函数来访问2个全局数组：  
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1 P2 Q' {) g$ S; {' ?3 ~" r( L       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。

; G$ C) P, Y6 u      4结语
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        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。

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