摘 要：提出利用Matlab與DSP技術相結合進行程序設計方案。以設計FIR低通濾波器為例，詳細介紹了代碼自動生成過程及參數(shù)配置。利用此方法實現(xiàn)的FIR低通濾波器能夠在TMS320C6711 DSK開發(fā)板上順利運行。實驗結果表明自動生成的DSP代碼濾波效果明顯，縮短了DSP應用程序的開發(fā)周期，提高了編程效率。

關鍵詞：Matlab;DSP;RTW;ETTIC6000;代碼自動生成

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1512003

FIR Low-pass Filter Based on the Technology of Auto-generation of DSP Code

WANG Quanlai1，2，LI Shuzhong1，YAN Chunman1

(1.College of Physics and Electronic Engineering，Northwest Normal University，Lanzhou，730070，China;

2.Modern Educational Technological Center，Xuzhou Normal University，Xuzhou，221116，China)

Abstract：This paper puts forward a scheme of programming by the method of combining Matlab and the technology of DSP.The process of code auto-generation and parameter configuration are being described in a detail by designing FIR low-pass filter as an example.The FIR low-pass filter designed by this method has worked well on the board of TMS320C6711 DSK.The experimental results indicate that the effect of filtering is evident with DSP code of automatic generation，the development cycle of DSP -program is shortened and programming efficiency is improved.

Keywords：Matlab;DSP;RTW;ETTIC6000;code auto-generation

1 引 言

DSP芯片以其低成本、低功耗、高運算速度等優(yōu)勢得到了飛速發(fā)展與廣泛運用。但目前各DSP廠商提供的開發(fā)環(huán)境(如TI的CCS)大多采用C/C++或匯編語言作為開發(fā)語言，與編寫Matlab程序相比，前者要復雜得多。

Matlab是一個強大的分析、計算和可視化工具，且編程非常方便。Simulink是Matlab產(chǎn)品中用來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)的圖形化工具。通過豐富的功能模塊，可以迅速地創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型。同時Simulink 也是Real-Time Workshop(以下簡稱RTW)的支持平臺。通過RTW可以自動生成面向不同目標的代碼。

Matlab輔助DSP進行混合編程，很多學者作了許多研究和嘗試。文獻［1］提出了由Matlab向DSP傳送原始數(shù)據(jù)以及DSP反饋處理后數(shù)據(jù)的方法，充分利用了Matlab優(yōu)秀的可視化功能。但仍然要在DSP開發(fā)環(huán)境中編寫復雜的代碼。文獻［2，3］利用工具包——Matlab Link for CCS Development Tools(以下簡稱CCSLink)，實現(xiàn)了在Matlab、TI開發(fā)環(huán)境和DSP 硬件間的雙向連接，極大地降低了開發(fā)人員調試DSP 代碼的難度和工作量。但CCSLink只用于DSP程序的調試、數(shù)據(jù)傳遞和驗證等過程，同樣需要編寫復雜的DSP代碼。而另一工具包——ETTIC6000，利用RTW直接從Simulink 模型生成面向TI C6000 DSP 的高效代碼，不再需要傳統(tǒng)的DSP編程過程。本文在此基礎上進行研究，設計并自動生成FIR低通濾波器的DSP代碼。

2 ETTIC6000的功能、特點及開發(fā)DSP代碼過程

ETTIC6000是Math Works 公司和TI 公司聯(lián)合開發(fā)的工具包。利用RTW直接從Simulink 模型生成面向TI的C6701 EVM和C6711 DSK目標板的可執(zhí)行文件或CCS工程。在DSP代碼自動生成過程中，ETTIC6000必須與Simulink，RTW，CCS和TI目標板等軟硬件相結合才能充分顯現(xiàn)其功能。它們之間的關系如圖1所示^［4］。

應用ETTIC6000開發(fā)DSP代碼的過程一般經(jīng)過如下幾步：

(1) 概念構思和DSP處理算法設計。

(2) 在Simulink環(huán)境下，利用Matlab基本模塊，Simulink基本模塊，數(shù)字信號處理工具箱，以及專門面向TI C6000的模塊組等模塊，構建算法模型并運行仿真。并非所有模塊都可以轉化為DSP代碼并順利編譯。例如一些面向Win32的程序模塊在轉化為DSP代碼或在CCS中進行編譯時就會出現(xiàn)無法兼容或找不到相關頭文件等錯誤提示。

(3) 對仿真結果進行評價，若仿真結果滿意，即可在模型中加入C6701 EVM或C6711 DSK目標板的輸入輸出模塊。否則，重新進行算法設計、建模、仿真。

(4) 在設計好的面向具體目標板的模型中，設置Simulation選項，包括RTW中的編譯連接等選項。

(5) 執(zhí)行代碼自動生成、編譯、調試并裝載到目標板上運行。

從整個設計過程來看，DSP開發(fā)人員只需在Matlab中進行Simulink模型設計、構建與仿真。省去了編寫、調試復雜DSP代碼的過程。下面以實現(xiàn)FIR低通濾波器為例，詳細闡述應用ETTIC6000開發(fā)DSP代碼的全部過程。

3 FIR低通濾波器實現(xiàn)過程

此系統(tǒng)要求對頻率分別為200 Hz，600 Hz和1 000 Hz，幅度為1的混合正弦信號進行低通濾波，保留200 Hz的正弦信號。采用Simulink環(huán)境下的FDA Tool工具設計FIR低通濾波器。在以下軟硬件環(huán)境中設計并通過測試，以下軟件均采用默認安裝路徑，若軟硬件環(huán)境不同，相應的參數(shù)設置將有很大差別。

硬件環(huán)境：TMS320C6711 DSK開發(fā)板、PC聲卡、雙頭音頻線等。

軟件環(huán)境：Matlab 7.4(R2007a)，CCStudio 3.1，Simulink 6.6，Real-Time Workshop 6.6，Target for TI C6000(tm)3.2，Link for Code Composer Studio 3.0。

Matlab附帶軟件可以在命令窗口通過ver命令查看，附帶軟件的使用可以充分利用help命令。

3.1 Simulink環(huán)境下構建算法模型并仿真

依據(jù)設計思想，在Simulink環(huán)境下，通過Simulink基本模塊庫和數(shù)字信號處理工具箱構建如圖2所示系統(tǒng)模型。三個輸入信號模塊關鍵參數(shù)設置：頻率分別設置為200 Hz，600 Hz和1 000 Hz；幅度為1；采樣頻率為1 600 Hz。FDA Tool關鍵參數(shù)設置：濾波類型選擇低通；階數(shù)為80；采樣頻率為1 600 Hz；起始頻率為100 Hz；截至頻率為500 Hz。

對圖2所示模型運行仿真，仿真結果如圖3所示。從濾波后的波形看，此濾波器的參數(shù)設置比較合理。

3.2 構建面向C6711 DSK目標模型

(1)依據(jù)仿真模型利用ETTIC6000中C6711 DSK輸入輸出模塊構建如圖4所示面向C6711 DSK目標模型。C6711 DSK ADC與C6711 DSK DAC參數(shù)采用默認設置。FDA Tool參數(shù)與仿真模型中參數(shù)保持一致，設置完成后將模型保存在Matlab默認目錄下，命名為myfilter.mdl。

圖4 面向C6711 DSK目標模型圖5 實現(xiàn)FIR濾波器的硬件平臺(2) 依據(jù)圖4構建如圖5所示的硬件平臺。TMS320C6711 DSK與PC通過并口線連接；信號源由PC聲卡輸出，經(jīng)C6711 DSK A/D轉換后進行FIR低通濾波，由Line OUT 將濾波后信號輸出至PC聲卡，最后采集聲卡信號，顯示濾波后波形。

3.3 DSP代碼自動生成

進行DSP代碼自動生成前，首先要安裝、配置相應的軟硬件環(huán)境。正確安裝、配置是此系統(tǒng)能夠成功運行的關鍵。具體配置有如下幾個方面：

(1) 依據(jù)圖5實現(xiàn)硬件連接。在BIOS中將并口傳輸模式改為EPP模式；在DOS模式下，運行C:\\\\CCStudiov3.1\\\\C6000\\\\DSK6X11\\\\conftest\\\\dsk6xtst.exe文件，可以檢測目標板是否連接正常；最后檢查PC聲卡輸入輸出是否正常。

(2) 正確配置CCS。點擊Setup CCStudio V3.1，選擇C6711 DSK Port 378 EPP Mode 模塊，點擊Add，設置并口地址為0x378；保存設置后退出。

(3) 打開myfilter.mdl模型，展開simulation>Configuration Parameters面板，面板中相應選項設置如下：

① Solver選項：Start time：0.0；Stop time：inf；Type：Fixed-Step；Solver：discrete。

② Hardware Implementation選項：Device type：TIC6000；Byte ordering：Little Endian。

③ Real-Time Workshop選項：System target file：ccslinkgrt.tle；Language：C。

④ Link for CCS選項：System stack size：8192；Build action：Createproject。

其他選項設置為默認模式。

(4) 點擊RTW面板Generate code按鈕，執(zhí)行代碼自動生成過程，此時Matlab 命令窗口將顯示如下信息：

### Connecting to Code Composer Studio(tm) ...

### Generating code into build directory: D:\\\\My Documents\\\\Matlab\\\\myfilterccslink

### Invoking Target Language Compiler on myfilter.rtw

………

………

### Creating project marker file: rtwproj.tmw

### Generating the DSP/BIOS configuration file ...

### Creating project in Code Composer Studio(tm)...

(5) CCStudio 3.1將自動運行，窗口中自動生成myfilter.pjt的工程文件。

3.4 FIR低通濾波器實現(xiàn)

(1) 對myfilter.pjt的工程文件在CCS中進行編譯、連接、裝載、運行。

(2) 利用Matlab中的daqfcengen函數(shù)，可以實現(xiàn)向PC聲卡輸出端輸出波形^［5］。在Matlab命令窗口輸入daqfcengen命令，將顯示波形發(fā)生器窗口，將頻率設置為200 Hz，幅度設置為1，如圖6所示。點擊Start按鈕。在Matlab命令窗口繼續(xù)輸入daqfcengen命令，相繼實現(xiàn)頻率為600 Hz，1 000 Hz的波形輸出。這樣PC聲卡就輸出了三個不同頻率波形的疊加。

(3) 利用Matlab中的daqscope函數(shù)，可以實現(xiàn)顯示PC聲卡輸入端的波形^［5］。在Matlab命令窗口輸入daqscope命令，將顯示波形顯示器窗口，如圖7所示，即為濾波后的輸出波形。

4 結 語

從整個FIR低通濾波器實現(xiàn)過程看，沒有編寫一行DSP代碼，全部采用圖形化的編程模式，生成的CCS工程文件既可供初學者學習、借鑒。又可供具有一定編程經(jīng)驗的程序開發(fā)者對代碼進一步修改或優(yōu)化，提高代碼執(zhí)行效率。

從實驗結果看，設計的FIR低通濾波器濾波效果明顯。充分說明利用DSP代碼自動生成技術實現(xiàn)FIR低通濾波器的方法是可行的、高效的。Matlab輔助DSP在語音處理、圖像處理、通信、雷達等領域還有許多值得研究的地方。采用多語言工具進行程序開發(fā)也是今后發(fā)展的趨勢。

參 考 文 獻

［1］陳曙光，袁德明.基于Matlab與CCS的聯(lián)合算法仿真［J］.電子工程師，2005，31(11):45-47.

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

［3］段國強，陳月云.Matlab輔助DSP設計的研究與實現(xiàn)［J］.微計算機信息，2007(20):130-132.

［4］李真芳，蘇濤，黃小宇.DSP程序開發(fā)——Matlab調試及直接目標代碼生成 ［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2003.

［5］陳永春.從Matlab/Simulink模型到代碼實現(xiàn) ［M］.北京：清華大學出版社，2002.

［6］劉利群，韓震宇，李沼卓.FIR濾波器的設計及DSP實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術，2007，30(22):38-40.

作者簡介 王全來 男，1979年出生，江蘇沭陽人，碩士研究生。主要研究方向為圖像信息處理。