一种低成本的DSP快速开发方法

摘要：针对目前DSP的算法开发主要依赖手工编写C代码，不但工作量大，而且程序的下载依赖于专门的昂贵的仿真器的问题，在此提出了基于Matlab／Simulink环境的DSP算法开发，并利用串口通信实现程序下裁的综合方塑封电感器案。该方案能很好地利用Matlab现有的功能模块，大大降低了DSP的算法开发难度，利用RTW技术，可将算法自动生成C代码。利用串口通信下载调试程序，方便有效，节约了系统开发的大电流电感成本。经实验验证，利用该方案缩短了算法开发的周期，结果可靠，成本低。
关键词：DSP；串口； RTW；Simulink

0 引言
数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)是一项成熟的数字处理技术。它具有速度快、精度高、抗干扰能力强、尺寸小、性能稳定等优点，特别适合处理复杂的控制算法。目前传统的DSP功能开发方法，是利用汇编语言或C／C++语言进行DSP功能开发，具有周期长，工作量大，调试复杂等缺点，不利于算法验证和产品快速开发。而且，程序下载所依赖的仿真器价格一般比较昂贵，也增加了产品开发的成本。
本文利用TMS320F2812芯片自主开发了硬件平台，提出了在Matlab／Simulink环境下，搭建算法模型并自动生成C代码，并通过串口下载至DSP目标板的快速开发方案。

1 总体方案介绍
本文自主开发的硬件平台是以TMS320F2812作为核心处理器，开发了串口通信、正交编码、PWM输出和启动模式跳线等功能。基于Matlab ／Simulink环境的DSP快速开发方法，首先利用了自主开发的软件在DSP硬件、Code Composer Studio开发环境(CCS)和Matlab软件之间建立连接，然后在Simulink环境下，建立运动控制算法模型。在该建模过程中，用户可以像操作Matlab变量一样操作DSP的存储器和寄存器。模型搭建完成后，再利用RTW技术，将模型自动生成对应的C／C++代码，该代码能够被CCS集成开发环境支持的，经过CCS编译后生成可执行代码，最后利用DSP的串口将可执行代码下载到DSP的储存器中运行。该过程的流程图如图1所示。

在Matlab环境下对DSP进行开发，不仅可以方便电感镇流器地利用Matlab现有的数学工具箱来完成复杂算法的设计，而且将所有操作统一为Matlab命令流操作，大大降低了设计人员需要掌握不同软件的难度。

2 Matlab建模
在SimuIink环境下，使用工具箱中与DSP相关的库，将需要模块拖至模型窗口，建立目标模型，该过程与普通的Simulink建模过程相似。特别需要说明的是几类重要的模块。Target模块预定义了DSP的所有基本硬件信息，比如主频，储存器的分配，是每个模型都必须有的模块。该模块需要放置在模型的顶层，没有输入输出设置。外设模块包含了DSP所有功能外设，包括I／O口、PWM波形生成器、计时器、QEP正交编码功能等。算法模块库包含了DSP常用的算法模型，比如PID控制器。这些算法库都是支持IQrnath格式，是一种将浮点运算转化为定点运算的功能，可以提高DSP进行浮点运算的效率。模型建立完成后，利用RTW功能编译后就能生成与该模型对应的C／C++代码，并生成相应的Pro塑封电感器ject文件。使用CCS集成开发环境，对该代码编译，即生成可执行文件，为串口下载程序做好准备。

3 串口下载
实现基于串口实现程序下载的功能，是利用了Matlab的串口通信指令和在DSP中的一个引导的函数。
3．1 引导函数
在F2812的ROM中编写引导函数，该函数是在DSP上电或重启时执行。它是用于将执行代码从外部源传输到内存储器中；从而允许代码存储在外部的慢速而不易丢失的存储器中，然后引导至DSP内部的快电感器生产速存储器中执行。该引导函数提供了多种引导的方式，以适应不同的系统要求。不同的模式是根据GPIO引脚的信号来决定的，对应关系见表1。

本文是使用了SCI引导模式，通过串口将可执行代码传送至DSP内部来执行。所以DSP硬件的引脚必须有对应的信号输入。
3．2 串口通信
Matlab中有支持串口通信的对象，使用该对象，可以方便的实现上位机和下位机的串口通讯相关的所有事件，比如设置参数(波特率、数据位、停止位等)，发送／接收数据，中断等。在本文中，使用Matlab的串口功能的最基本流程如下：

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