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1、基于平台下MATLAB / SimulinkTI C2000代码的自动生成DSP郭小强赵刚黄昆( 四川大学，成都 610064)摘 要 针对传统的 DSP 代码开发周期较长、效率低等缺点，详细介绍了一种快速、高效的 DSP 代码开发流程。利用 MAT-LAB、Simulink、Real-Time Workshop、DSP Blocksets 工具箱和 TI 公司的开发工具 CCS IDE，在 Simulink 环境下，用图形化的方式 设计 DSP 程序，实现代码的自动生成。完成了 DSP 系统设计到实施的无缝集成，缩短了开发周期。利用该方法所设计的直流 力矩电机控制系统已在 TMS320F28
2、12 开发板上顺利运行。关键词 代码域工具( Real Time Workshop，RTW)Signal Processing，DSP)代码调试器( Code Composer Studio，CCS)数字信息处理( Digital中图法分类号TN909 31 TP368;文献标志码A中运行了2。本文给出了 Simulink 下 DSP 的代码自动生成 详细流程，使软件开发人员摆脱底层设计的困扰， 同时将算法设计和代码实现在统一的开发环境中 进行，完成了算法仿真和系统实现的无缝连接。传统的 DSP 源代码开发通常采用两种方法: 一种是直接使用汇编指令编写源代码，然后由汇编器 和连接器进行链接后生
3、成目标可执行代码; 另一种 方法是利用标准 C / C+ 语言编写源代码。经编译 器、汇编器和连接器进行编译链接，最后生成目标 代码。这两种方法都要求开发人员要花费大量的 时间去掌握 DSP 内部的各种寄存器的正确设置及 软件的编程方法，开发周期长，延迟了产品的上市 时间1。其次 DSP 开发人员碰到的另一个问题就是将 代码烧写到 Flash 中，需要自行编写 CMD 文件，还 需要编写片内 Flash 初始化程序，这就给开发人员 带来较大的难度。而目前所研究自动代码生成文 献中都只是将代码下载到 RAM 中，无法自动下载 到 Flash 中。本文提出将代码自动下载到片内 Flash 中，这样
4、一来省去了开发人员编写初始化程序的过 程，二来对于较大的程序，可以下载到片内的 FlashDSP 代码自动生成流程1首先根据系统的设计思路在 Matlab 平台下搭建系统模型( mdl) ; 其次在 Simulink 中对于算法进 行仿真，在仿真中遇到问题后可以反复修改参数; 仿真满意后通过 Matlab 提供的 Real Time Workshop( rtw) 生成面向 TI 编辑器的工程文件代码( prj) ， 并进一步完成代码的编译，链接生成 DSP 可执行机 器码( out) ，最后下载到目标 DSP 板上运行，完成 系统的开发3，流程图如图 1 所示。1 1 RAM 自动下载模式首
5、先 选 择Target Support Package TC2 / C2000Target Preferences 中选择 F2812 eZdsp 模块; 其次在F2812 eZdsp 模块中配置段存储空间，将代码段和数 据段映射到片内 RAM 中。最后在 Real-Time Work-2011 年 2 月 15 日收到第一作者简介: 郭小强( 1986) ，男，汉族，山西大同人，硕士生，研 究方向: 电路系统自动化。2942科 学 技术与 工 程11 卷shop 界面点击 generate code 按钮，代码自动生成并下载到 RAM 中运行。块; 其次在该模块中配置段存储空间，将代码段映射
6、到片内 Flash 中，数据段映射到片内 RAM 中。然后点 击 F2812eZdsp Stand alone code using FlashMemory 模块中 Peripherals 选项 中 Flash _ loader 选项，将 从 TI 上下载的安装后的 Flash2812 _ API _ V210 lib 加载到 Specify API Location 中，这步是能 否加载程序到 Flash 中的关键步骤。最后在 Real- Time Workshop 界面点击 generate code 按钮，代码自 动生成并下载到 Flash 中运行。上述开发过程全部在 Matlab /
7、Smulink 环境下进 行，开发人员不需要写任何代码，只需利用 Matlab 的模型模块完成系统设计即可; 而且开发人员在系 统设计过程可对系统进行仿真验证，保证系统设计 的正确性。图 1DSP 代码开发流程图2开发环境介绍目前，MATLAB 中已经集成了 TI 公司 C2000 系列 DSP 的开发工具箱，该工具包是 TI 公司与 Math- Works 公司共同开发的产品。其中嵌入了 eXpress- DSP 工具箱，支持目前主流的 2000 系列 DSP 处理 器4。在 C28X 系列中，包含 DSP 处理器中的模 / 数 转换、PWM 控制、GPIO 等模块。用户可以在 MAT- L
8、AB 中调用图形化模块与 Simulinl 中其他模块建立 系统模型，然后自动生成 TMS320C2000 的 C 代码及 工程项目文件，经 CCS 中编译后下载到 DSP 目标板 中运行。直流电机控制系统的设计3本文通过一个简单直流力矩电机控制系统的实现来看一下如何实现 DSP 代码的全自动生成。 此系统通过 AD 采集不同的模拟控制信号改变进过 PID 控制算法改变 PWM 模块的占空比控制电机的 转速和换向( 见图 3) 。3 1 系统模型搭建首 先 在 Simulink 中 新 建 PID mdl。 从 TargetSupport Package TC2 / C2000 Target
9、Preferences 中选图 2 Flash 下载配置1 2 Flash 自动下载模式首先 在 TC2 / C2000中 选 择Target PreferencesF2812 eZdsp Stand alone code using Flash Memory 模294313 期郭小强，等: 基于 MATLAB / Simulink 平台下 TI C2000 DSP 代码的自动生成择 F2812 eZdsp 模块并进行配置。实验验证给定输入信号，使 PWM 输出% 50 占空比，频率 为 2 kHz 的方波，通过示波器观察 DSP 的 PWM1 引 脚的输出波形，占空比为 50 2% ，频率为
10、 2 01 kHz， 与在 Simulink 中配置一致。图 4 为通过示波器观测 到的 PWM1 引脚的波形输出，根据输出波形可判断 代码的正确性。3 4图 3 控制系统模型系统参数配置如下:Board type: F2812eZdspProcessor: F2812CPU clock: 80 MHzCCS Board name: F2812 XDS510 Emulater另外在 C281X 系统模型中选择 ADC 模块设置 采样频率为 200 Hz，采样通道为 AD0。选择 PWM 模块，设置输出通道为 PWM1，频率为 2 kHz。3 2配置 Real-Time Workshop进入 S
11、imulink 的 tools 里面的 Real-Time Work-图 4 示波器 PWM1 输出波形图shop / option，进入配置页面。具体配置如下:System target file: ccslink_grt tlcLanguage: C Make_command: make_rtw结束语4代码自动生成在 Real-Time Workshop 界面点击 generate code 按钮。MATLAB 将根据设置自动成功 DSP 工程文 件自动连接打开 CCS 开发环境，并且对 C 代码进行 编译、连接，下载到目标板。# Writing source file PID_main
12、c# TLC code generation complete# Creating project marker file: rtw_proj tmw# Project creation done# Building project # Build done# Download done在编译并加载 out 文件后，可以直接在 CCS 中 调试 运 行，并 通 过 CCS 读 取 F2812 寄 存 器 的 配 置5。通过 CCS 可以看到，RTW 代码的生产过程 中建立了 PID_ccslink 文件夹，其中包括: 工程文件 PID pjt、C 源文件、库文件、链接文件 PID cmd、可执
13、 行文件 PID out 等。3 3本文在 Matlab 环境下对 DSP 的实时调试及直接代码生成过程做了详细的阐述，并在 F2812 目标 板上实现了直流力矩电机控制系统的设计。可以 看出通过该流程，整个设计过程不需输入一行程序 就生成了 DSP 代码。在该流程基础上，没有了过去 传统存在的系统设计与实现脱节的弊病。可以极 大地缩短开发周期，数倍甚至数十倍地提高生产效 率，对 DSP 系统开发设计来说是一种有重大意义的 进步。参 考 文 献1张 祥，杨志刚，张彦生 Matlab / Simulink 模型到 C / C + 代码的自动实现 重庆工学院学报，2006; 20( 11) : 1
14、11113李真芳，苏 涛，黄小宇 DSP 程序开发 西安: 西安电子科技大学 出版社，2003齐星钢，赵 刚，李 原 在 Matlab / Simulnk 平台上 DSP 代码的自 动生成 中国测试技术，2005; 31( 1) : 8788The MathWorks MATLAB link for code composer studio development2342944科 学 技 术 与 工 程11 卷学出版社，2008tools 20025 孙丽明 TMS320F2812 原理及其 C 语言程序开发 北京: 清华大Auto-generation of TI C2000 DSP Cod
15、e on MATLAB / Simulink BenchGUO Xiao-qiang，ZHAO Gang，HUANG Kun( Sichuan University，Chengdu 610064，P R China)Abstract DSP code is developed for the traditional long cycle and low efficiency drawback A new and high-ef-ficiency DSP developing flow is introduced in detail The flow realizes the auto gene
16、ration of DSP code with use of MATLAB，Simulink，Workshop，DSP Blocksets and CCS-IDE It realizes the integration from design to implemen- ting，and shorten the developing period greatly Designed using this method the DC torque motor control system are developed in the TMS320F2812 board running smoothlyK
17、ey words RTWCCSDSP檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸( 上接第 2940 页)加熱，1998; 35( 4) : 6269闫书明 有限元仿真方法评价护栏安全性能的可行性 振动与冲 击，2011; 30( 1) : 161165闫书明，于庆波，张先珍 蓄热式燃烧器内射流流场的实验研 究 嘉峪关: 中国金属学会能源与热工 2002 学术年会，2002:437432Dressel G L，Shrader D R Steel making Confer Proc，Warrendale，PA，ISS-AIME，1983; 86:
18、 205210Launder B E，Spalding D B Mathematical models of turbulence Lon- don: Academic Press，1972参 考 文 献51 Qi Haiying，Li Yuhong，You Changfu Application and development ofhigh temperature air combustion technology in China，Fourth Interna- tional Symposium of 4th HTACG2001，Room，200162Satoru Yasuoka NOx
19、低減技術( 2 ) 燃料及燃燒，1996; 63( 12) : 2336Hasegawa T，Toriumi R 高温空气燃燒 基盤研究成果 工業加 熱，2000; 37( 5) : 33427384 Hasegawa T，Katsuki M 高温空气燃燒最新基盤技術成果 工業Isothermal Jet Flow Field Analysis in Regenerative BurnerYAN Shu-ming( Beijing Zhongluan Traffic Technology Co ，Ltd，Beijing 100071，P R China)Abstract In order to
20、 know high temperature air combustion mechanism，a computer simulation model is setupand is proved correct by test to do isothermal jet flow field analysis in a regenerative burner The results indicated that the high velocity of air insert jet fluid flow is the main reason for return flow and high te
21、mperature air combus- tion，it is a method to reduce NOx in lower oxygen environment by consumption oxygen in air using the first fuel，there was a optimal distance between the air and the second fuel entrances and the second fuel entrance angleshould not be larger The result of simulation is matched to physical test date，which validated the simulation mod- el The study forms the basis of further study of hot jet fluid flow and be instructive to regenerative burner designKey words jet fluid flowcomputer simulationnumerical calculationphysical testhigh temperature air combustion
