基于Matlab的TMS320LF2407程序快速设计

TMS320LF2407是TI公司主推的一种高性能、低价格DSP处理器，其处理速度达到30 MIPS，片内处理集成RAM、Flash及定时器外，还集成了A/D转换器、PWM控制器及CAN总线控制器等模块，特别适合于电机、电源变换等实时要求高的控制系统。但是通常设计DSP程序的方法是，在DSP的集成开发环境CCS中用C语言设计，需要花费大量的时间用来编写和输入程序代码。在 Matlab中用图形化的方式设计DSP的程序，能够缩短产品的开发时间。
       1 Embedded Target for T1 C2000 DSP介绍

    目前，新版本的Matlab软件(Matlab7.O)已经集成了TI公司C2000、C5000、C6000系列DSP的开发工具包，可在 Matlab/Simulink环境中用图形化的方式进行DSP的设计及仿真验证。并能将设计的图形文件(．mdl)直接转换成C语言程序。其中 C2000系列的开发工具是EmbeddedTarget for TI C2000 DSP。该工具包是TI公司与MathWorks公司共同开发的产品，在Matlab /Simulink中嵌入了eXpressDSP工具箱，支持C24x及C28x系列的DSP处理器。在C24x系列DSP工具箱中，包含DSP处理器中的模/数转换(ADC)、CAN发送及接收、PWM控制等模块。用户可以在Matlab中调用这些图形化的功能模块及Simulik中的其他模块建立数字信号处理的模型，并可以对模型进行仿真验证，然后生成TMS320C2000的C语言代码及CCS的工程项目文件，在CCS中经修改、编译后就可以下载到 DSP目标板中运行。
       2 ADC转换及FIR滤波处理程序的设计

    以下是用Embedded target for TI C2000工具包设计ADC转换及FIR滤波的步骤。
       步骤1，在新建的Simulink文件(.mdl)中，放入C2000 Target Preferences中的LF2407 eZdsp功能块，用于参数的初始化设置。对话框设置如图1所示。其中DSP定时器的时钟比例因子(Timer Clock Prescaler)，可以选择I～128，则相应的定时器采样时间为：
      
   
       式中Timer Period是DSP的最大时钟计数周期，LF2407是16位定点处理器，所以Timer Period数是216-1。图1中设定的Timer Clock Prescaler数值是2，当LF2407的工作频率(CPU Clock Speed)为40MHz时，由上式计算出的定数器的采样时间是0.003 2 S。由于数据处理需要占用一定的运行时间，所以要通过试验选择适当的定时器采样时间。
           
   
       实现A/D转换的功能块是C24x ADC，其参数设置如图2所示。A/D转换通道可以选择模块A、B中的任一个通道，也可以选择多个通道，A/D转换的采样时间设置为64/80 000。
        
   
       步骤2，设计FIR滤波器。在Simulink的信号处理工具箱(Signal Processing Bloekset)中，将滤波器设计专用工具(FDAToo1)放入文件中，双击图符，弹出图3所示的滤波器设计对话框。
       在图3中，选择滤波器类型为FIR低通滤波器，采样频率为6kHz，低通频率为1kHz，截至频率为2 kHz。先点击对话框中的Design Filter，然后再点击图3中实现模型(Realize Model)图标进入模型实现对话框，选择Over-write generated“filter”block，则在设计框图中生成一个名称为“Filter”的FIR滤波器的功能框图，再将原先放入的FDATool 图标删除，将Filter连接到图中，完成的设计如图4所示。
   
   
       图4中添加的增益模块(Gain)是为了实现数据类型的转换。由于ADC转换输出的是16位整型数据，而滤波器的输入需要双精度浮点数据，因此Gain的数据类型参数(Signal datatypes)设为float(“double”)。Gainl是将浮点数转换为整型数，因此数据类型参数设为uint(16)。图4中添加寄存器 (C24x To Memory)模块是为了使设计完整。在生成的C程序中，增益模块Gainl的输出是rth-Gainl，可被其他应用程序调用。
   
     步骤3，将图形文件生成C程序。在图4中，运行Simulation菜单下的Configuration Parameters项，弹出配置对话框，选择其中的Real-Time WorkShop项，点击Build按钮，则将图4的框图转化为TI C2000DSP的C语言代码，并自动调用CCS2软件编译运行该程序。生成的C语言程序包括：中断向量文件vectors．asm、中断服务程序 MW_c24xx_csl．C、ADC转换控制testADC．c、主程序TestADC_main．c等。
       3 修改及完善程序

    由Matlab直接生成的程序能够实现ADC转换及数字滤波功能，但是由于程序中使用了许多缺省设置，在运行过程中还存在一些问题。用上述方法生成的程序中，中断处理程序中只对定时器中断进行处理。当由于干扰信号引起其他中断时，会造成DSP停机，因此要在中断向量定义无效中断(_nothing)，并在中断响应程序中添加中断服务程序。修改后的程序中，斜体部分是修改的代码。修改程序如下：
       中断向量文件vectors．asm：
      
      
   
       在ADC转换处理程序中，每次ADC转换结束后没有复位DSP的排序器指针。虽然程序中设定的是只进行一个通道的A/D转换，但结果却是16个通道的循环转换，造成数字滤波器的输人数据不正确，因此程序要作修改，在testadc_c中添加：

     TestADC_B.C24xADC=MMREGS[RESULT0]>>6；/*A/D转换结果右移6位*/< br>    MMREGS[ArN2TRL2]=MMREGS[ADCTRL2]l0X4242；/*复位排序器指针并清除A/D中断标志*/
       如果需要通过t/o端口输出结果，则可以在testadc_c中定义一个I/o(portl00)，然后将FIR滤波后的数据rtb-Gainl输出，程序如下：
      
   
       4 试验结果及结论

    由上述方法设计的程序在TMS3201LF2407A处理器上能正常运行。试验结果证明，采用FIR滤波后，ADC转换的抗干扰能力有了明显的提高。用 Matlab快速建立TI DSP模型及直接生成C语言程序的方法，简化了DSP软件的开发。在Embedded target for TI C2000工具箱中还包含其他工具，如PWM控制、CAN总线控制及通用I/O控制等。利用这些工具与Simulink中的其他工具相结合，能够完成复杂功能的DSP程序设计，并且只需进行少量的修改，就可以实现功能正确的C语言程序的设计，节省程序的编写及输入时间。