浅谈MATLAB辅助DSP设计的研究与实现.docx

浅谈MATLAB辅助DSP设计的研究与实现1? 引言　数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。内置数字信号处理器（DSP，DigitalSignalProcessor）是车载主机内以逻辑电路对音视频数字信号进行再加工处理的专用元件，是一个统称名词，包括数字效果器、EQ、3D环绕等等。数字信号处理器（DSP，即DigitalSignalProcessor）是进行数字信号处理的专用芯片，是伴随着微电子学、数字信号处理技术、计算机技术的发展而产生的新器件。　MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。　本文所作研究是以自行研制的DSP教学实验箱为平台进行的，其DSP采用TMS320VC5416芯片实现。本文内容安排如下：第 1部分在介绍相关背景知识的基础上，引入使用MATLAB辅助DSP设计的思想；第2部分介绍了MATALB中实现这一思想的两种工具；第3部分介绍了工具之一 CCSLink的实现方式及工作原理；第4部分结合实验平台给出了CCSLink的应用实例。2? MATLAB辅助DSP设计的方法概述　实现MATLAB辅助DSP设计的方法有两种，即CCSLink和Embedded Target for TI TMS320C6000 DSP。前者可实现MATLAB与C2000/C5000/C6000 DSP之间的数据交互和程序控制；后者可实现从Simulink模型自动生成DSP目标代码，但仅支持C6000系列的部分DSP器件。　MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。　考虑到实验平台是以C5000 DSP为基础的，并且第二种工具较容易操作等因素，下面主要研究利用CCSLink辅助DSP设计的方法。2.1 Embedded Target for TI TMS320C6000 DSP　Code Composer Studio（CCS）是TI提供的DSP的集成开发环境。　对于C6000系列而言，利用工具Embedded Target for TI TMS320C6000 DSP，用户可以从Simulink模型直接生成针对DSP目标板的可执行文件或者CCS工程文件，实现了MATLAB/Simulink与CCS集成开发环境（IDE）的无缝连接，从而把设计人员从繁杂的DSP编程中解脱出来，将主要的精力放在设计而不是DSP编程上。2.2 MATLAB Link for Code Composer Studio　集成在MATLAB6.5或更高版本中的CCSLink工具把MATLAB、TI DSP及其集成开发环境CCS连接在一起，使得我们可以在MATLAB环境下就可以完成对CCS和DSP目标板的操作，包括与目标内存之间的数据交互，检测处理器的状态，控制DSP程序的运行等。它提供了MATLAB、CCS和目标DSP板的双向连接，开发者可以利用MATLAB中强大的可视化、数据处理和分析工具对DSP中的数据进行分析和再处理，以辅助DSP系统设计。　我们利用CCSLink提供的相关函数能够实现MATLAB与目标DSP的存储器及寄存器间的信息交互，如同操作MATLAB变量一样来读、写TI DSP中的存储器或寄存器，即整个目标DSP对于MATLAB而