基于DSP模型的快速代碼的生成

鄧 盼，侯志敏

（成都信息工程學(xué)院，四川 成都 610225）

0 引 言

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，兼有高運(yùn)算速度和強(qiáng)控制能力的DSP（Digital Signal Processor）在逆變器、電機(jī)等電力電子設(shè)備的控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)的通用DSP源代碼開(kāi)發(fā)一般可采用兩個(gè)方法：一種是直接利用其提供的匯編指令編寫(xiě)源代碼，然后經(jīng)匯編器和鏈接器進(jìn)行匯編鏈接后生成目標(biāo)可執(zhí)行代碼；另一種方法是利用標(biāo)準(zhǔn)C++語(yǔ)言編寫(xiě)源代碼，經(jīng)C/C++編譯器、匯編器和鏈接器進(jìn)行編譯鏈接，最后生成目標(biāo)可執(zhí)行代碼[2]。這兩種代碼開(kāi)發(fā)方法都使得開(kāi)發(fā)人員不得不花費(fèi)大量的時(shí)間用于代碼的編寫(xiě)，從而增大開(kāi)發(fā)產(chǎn)品難度，延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，影響開(kāi)發(fā)效率?？梢灾苯佑蒑atlab的Simulink模型生成DSP的可執(zhí)行代碼，即在集成的、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下可完成DSP開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程[3]。

DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，主要由中央處理器、存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)三部分組成，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，加上具有可編程性，所以被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)[4]。但是隨著DSP的不斷更新?lián)Q代，硬件結(jié)構(gòu)和代碼的編寫(xiě)也越來(lái)越復(fù)雜，利用DSP的不斷更新?lián)Q代，硬件結(jié)構(gòu)和代碼的編寫(xiě)也越來(lái)越復(fù)雜，利用DSP進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)要求對(duì)DSP硬件性能和各種端口有足夠的了解，開(kāi)發(fā)門(mén)檻高，這樣很不利于系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā)[5]。用戶可以在Matlab中調(diào)用這些圖形化的功能模塊及Simulink中的其他模塊建立數(shù)字信號(hào)處理的模型，并可以對(duì)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，然后生成TMS320C2000的C語(yǔ)言代碼及CCS的工程項(xiàng)目文件，在CCS中經(jīng)修改、編譯后就可以下載到DSP目標(biāo)板中運(yùn)行[6]。

1 搭建閃爍燈功能模型

可以利用模型輸出一個(gè)高/低交替變換的電平來(lái)實(shí)現(xiàn)閃爍。在Matlab菜單欄中選擇FILE NEW Model，建立一個(gè)新模型，命名為led_28207，并保存，在模塊瀏覽器中找到Simulink Sources Constant模塊、Simulink Log?ic and Bit Operations Logical Operator模塊、Simulink Discrete Unit Delay模塊，并添加到模型中，雙擊打開(kāi)Logical Operator模塊，將Operator項(xiàng)選擇為XOR，選中Unit Delay模塊并按下“Ctrl+I”鍵翻轉(zhuǎn)該模塊，在模塊瀏覽器中找到Simulink Sinks Scope模塊，然后按圖所示連接這些模塊，按下仿真按鈕后，添加On Off Gauges模塊，可以更清晰直觀地看到仿真結(jié)果，現(xiàn)將模型做如下修改。在模塊瀏覽器中找到Simulink Port Subsystems For Iterator Subsystem，添加到模型中，雙擊打開(kāi)For Iter?ator Subsystem模塊，雙擊打開(kāi)For Iterator模塊的設(shè)置對(duì)話框，將Iteration variable data type項(xiàng)設(shè)置為int32型，在Iteration limit項(xiàng)中寫(xiě)入3000000，作為循環(huán)次數(shù)，用以延長(zhǎng)每個(gè)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。在模塊瀏覽器中找到Simulink Sinks Terminator，添加到子系統(tǒng)中，并與 For It?erator連接，刪除In1、Out1模塊，可以看到，子系統(tǒng)的輸入/輸出端口已經(jīng)刪去，將其命名為delay，刪去原模型中的Scope模塊，在模塊瀏覽器中找到Gauges Blockset Global Majic Active X Library On Off Gauges On Off Readout模塊，并將輸出數(shù)據(jù)類型設(shè)置為double，修改完畢后單擊“仿真”按鈕，可見(jiàn)On Off Readout模塊不停地閃爍（見(jiàn)圖1）。

圖1 功能模型仿真

2 代碼模型

驗(yàn)證模型的功能后，將進(jìn)一步把功能模型轉(zhuǎn)化為代碼模型，以便后期的自動(dòng)代碼生成工作。打開(kāi)led_28027模型，在模型庫(kù)中找到Embedded IDE Link Common Target Preferences模塊和Target Support Pack?age Supported Processors Texas InstrumentsC2000 C281x Digital Output模塊并添加到模型中，刪除Add、Scope、delay子系統(tǒng)和SIL模塊，雙擊打開(kāi)Target Prefer?ences模塊，在IDE/Tool Chain項(xiàng)中選擇Texas Instru?ments Code Composer Studio，在Board項(xiàng)中選擇TI C281x，雙擊打開(kāi)Digital Output模塊，在GPIO Group 項(xiàng)中選擇GPIOA～GPIOC，然后選中GPIOB復(fù)選框，如圖2所示。

圖2 配置Digital Output模塊

3 自動(dòng)代碼生成

按上述步驟設(shè)置完畢后將目標(biāo)板連接到主機(jī)上，然后單擊模型工具欄的編譯按鈕，生成代碼的報(bào)告如圖3所示。

圖3 代碼生成報(bào)告

代碼生成完畢后將自動(dòng)啟動(dòng)CCS軟件，建立工程并對(duì)代碼進(jìn)行編譯，如圖4所示。

4 硬件測(cè)試

編譯完成后會(huì)自動(dòng)下載.out文件并執(zhí)行，led燈不停閃爍（見(jiàn)圖5），與功能模型中的仿真結(jié)果一致，這說(shuō)明自動(dòng)生成的代碼完全實(shí)現(xiàn)了在模型中設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能。

5 結(jié) 語(yǔ)

用Matlab快速建立DSP模型及直接生成C語(yǔ)言程序的方法，簡(jiǎn)化了DSP軟件的開(kāi)發(fā)。本文所提出的快速控制原型系統(tǒng)由于其控制性能優(yōu)越且成本低，在控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

圖4 編譯信息

圖5 硬件仿真結(jié)果

采用這種開(kāi)發(fā)方法，開(kāi)發(fā)人員不需寫(xiě)一行代碼就可實(shí)現(xiàn)DSP系統(tǒng)的代碼開(kāi)發(fā)，極大地減輕了開(kāi)發(fā)人員的工作負(fù)擔(dān)，提高工作效率。學(xué)習(xí)使用該開(kāi)發(fā)方法對(duì)廣大DSP應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員具有較大的實(shí)用意義。

[1]張祥，楊志剛.Matlab/Simulink模型到C/C++代碼的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006（11）：111?113.

[2]冷斌，李學(xué)勇，劉建華.一種基于Matlab的DSP調(diào)試及直接代碼生成方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，31（20）：68?70.

[3]方正，張淇淳，齊玉成.基于DSP的快速控制原型系統(tǒng)[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009（8）：1069?1073.

[4]王子劍，孔峰.一種基于DSP的數(shù)字電子負(fù)載設(shè)計(jì)方法[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009（6）：241?244.

[5]盧小錦，曾岳南.基于Matlab/Simulink的TMS320F2812代碼開(kāi)發(fā)[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（6）：79?81.

[6]杜磊，薛重德，任志國(guó).基于DSP的自動(dòng)代碼生成及應(yīng)用[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010（4）：93?96.

[7]趙秀玲，張利，武玉強(qiáng).Matlab輔助DSP實(shí)現(xiàn)FIR數(shù)字濾波器[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（9）：38?40.

[8]王康佳，劉詩(shī)偉，孫番典.基于Matlab／DSP Builder任意波形信號(hào)發(fā)生器的兩種設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（3）：179?181.