基于DSP模型的快速代碼的生成

摘 "要： TMS320F2812DSP是控制系統開發中很好的硬件設計平臺，但傳統的TI DSP代碼開發方法周期較長，效率不高。為了在實際控制系統開發中縮短控制算法的設計周期，提高控制器的可靠性，并簡化在調試過程中對控制算法的修改，設計與開發了基于DSP 的快速原型控制系統。該系統包括基于TI F2812DSP 的硬件控制器和基于Matlab/ Simulink 的軟件開發環境。用戶可以在Simulink 環境中利用RTW 功能直接從Simulink 模型自動生成可執行代碼并下載到目標板，直接運行程序，從而簡化DSP系統開發過程，提高開發效率。通過閃爍燈實驗實時控制實驗，驗證了系統的有效性。

關鍵詞： TMS320F2812; TI DSP; Matlab/Simulink; 自動代碼生成

中圖分類號： TN710?34; TP311 " " " " " " "文獻標識碼： A " " " " " " " " " " " 文章編號： 1004?373X（2015）06?0142?03

Fast code generation based on DSP model

DENG Pan， HOU Zhi?min

（Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China）

Abstract： TMS320F2812DSP is a very good hardware design platform in control system development， but the traditional method of TI DSP code development has long cycle， and its efficiency is not high. In order to shorten the control algorithm design cycle in actual control system development， improve the reliability of the controller and simplify the control algorithm modifications during commissioning， a control system of rapid prototype based on DSP was designed and developed. The system includes TI F2812DSP?based hardware controllers and Matlab/Simulink?based software development environment. Users can take advantage of RTW functions in the Simulink environment to automatically generate executable code directly from Simulink models and download it to the target board for running the program directly. Therefore， the development process of DSP system was simplified， and the development efficiency was improved. The effectiveness of the system was verified by real?time control experiments of flashing lights.

Keywords： TMS320F2812; TI DSP; Matlab/Simulink; automatic code generation

0 "引 "言

隨著現代電力電子技術的迅猛發展，兼有高運算速度和強控制能力的DSP（Digital Signal Processor）在逆變器、電機等電力電子設備的控制領域得到了廣泛應用[1]。傳統的通用DSP源代碼開發一般可采用兩個方法：一種是直接利用其提供的匯編指令編寫源代碼，然后經匯編器和鏈接器進行匯編鏈接后生成目標可執行代碼;另一種方法是利用標準C++語言編寫源代碼，經C/C++編譯器、匯編器和鏈接器進行編譯鏈接，最后生成目標可執行代碼[2]。這兩種代碼開發方法都使得開發人員不得不花費大量的時間用于代碼的編寫，從而增大開發產品難度，延長產品開發周期，影響開發效率。可以直接由Matlab的Simulink模型生成DSP的可執行代碼，即在集成的、統一的Matlab環境下可完成DSP開發的整個過程[3]。

DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器，主要由中央處理器、存儲器和片內外設三部分組成，具有強大的數據處理能力和高運行速度，加上具有可編程性，所以被廣泛應用于控制系統[4]。但是隨著DSP的不斷更新換代，硬件結構和代碼的編寫也越來越復雜，利用DSP的不斷更新換代，硬件結構和代碼的編寫也越來越復雜，利用DSP進行開發時要求對DSP硬件性能和各種端口有足夠的了解，開發門檻高，這樣很不利于系統的快速開發[5]。用戶可以在Matlab中調用這些圖形化的功能模塊及Simulink中的其他模塊建立數字信號處理的模型，并可以對模型進行仿真驗證，然后生成TMS320C2000的C語言代碼及CCS的工程項目文件，在CCS中經修改、編譯后就可以下載到DSP目標板中運行[6]。

1 "搭建閃爍燈功能模型

可以利用模型輸出一個高/低交替變換的電平來實現閃爍。在Matlab菜單欄中選擇FILE NEW Model，建立一個新模型，命名為led_28207，并保存，在模塊瀏覽器中找到Simulink Sources Constant 模塊、Simulink Logic and Bit Operations Logical Operator 模塊、Simulink Discrete Unit Delay模塊，并添加到模型中，雙擊打開Logical Operator 模塊，將Operator 項選擇為XOR，選中Unit Delay 模塊并按下“Ctrl+I”鍵翻轉該模塊，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果，現將模型做如下修改。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For Iterator Subsystem模塊，雙擊打開For Iterator 模塊的設置對話框，將Iteration variable data type 項設置為int32型，在Iteration limit項中寫入3000000，作為循環次數，用以延長每個狀態的持續時間。在模塊瀏覽器中找到Simulink Sinks Terminator，添加到子系統中，并與For Iterator連接，刪除In1、Out1模塊，可以看到，子系統的輸入/輸出端口已經刪去，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，并將輸出數據類型設置為double，修改完畢后單擊“仿真”按鈕，可見On "Off "Readout模塊不停地閃爍（見圖1）。

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圖1 功能模型仿真

2 "代碼模型

驗證模型的功能后，將進一步把功能模型轉化為代碼模型，以便后期的自動代碼生成工作。打開led_28027模型，在模型庫中找到Embedded "IDE Link "Common "Target Preferences模塊和Target Support Package "Supported Processors Texas InstrumentsC2000 C281x Digital Output 模塊并添加到模型中，刪除Add、Scope、delay子系統和SIL模塊，雙擊打開Target Preferences 模塊，在IDE/Tool Chain 項中選擇Texas Instruments Code Composer Studio ，在Board項中選擇TI C281x，雙擊打開Digital Output模塊，在GPIO Group 項中選擇GPIOA～ GPIOC，然后選中GPIOB復選框，如圖2所示。 " " " " " " lt;E：＼王芳＼現代電子技術201506＼現代電子技術15年38卷第6期＼Image＼47T2.tifgt;

圖2 配置Digital Output模塊

3 "自動代碼生成

按上述步驟設置完畢后將目標板連接到主機上，然后單擊模型工具欄的編譯按鈕，生成代碼的報告如圖3所示。

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圖3 代碼生成報告

代碼生成完畢后將自動啟動CCS軟件，建立工程并對代碼進行編譯，如圖4所示。

4 "硬件測試

編譯完成后會自動下載.out文件并執行，led燈不停閃爍（見圖5），與功能模型中的仿真結果一致，這說明自動生成的代碼完全實現了在模型中設計的各項功能。

5 "結 "語

用Matlab快速建立DSP模型及直接生成C語言程序的方法，簡化了DSP軟件的開發。本文所提出的快速控制原型系統由于其控制性能優越且成本低，在控制實驗系統中有著非常廣泛的應用前景。

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圖4 編譯信息

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圖5 硬件仿真結果

采用這種開發方法，開發人員不需寫一行代碼就可實現DSP系統的代碼開發，極大地減輕了開發人員的工作負擔，提高工作效率。學習使用該開發方法對廣大DSP應用開發人員具有較大的實用意義。

參考文獻

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[8] 王康佳，劉詩偉，孫番典.基于Matlab/DSP Builder任意波形信號發生器的兩種設計[J].現代電子技術，2011，34（3）：179?181.