MCU和FPGA

實(shí)現(xiàn)算法比較基于Matlab_Simulink調(diào)試及直接生成目標(biāo)代碼（代碼直生）2/40數(shù)字信號處理基本框架A/DConverterD/AConverter數(shù)字信號處理(Discrete-timesystem)？InputOutputx[n]y[n]x(t)y(t)ΣAi×Xi(SOP)3/40用MCU傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法（1）通用的計(jì)算機(jī)上軟件實(shí)現(xiàn)；（2）單片機(jī)實(shí)現(xiàn)；（3）通用或?qū)Ｓ玫腄SP芯片實(shí)現(xiàn).實(shí)現(xiàn)方法基于FPGA的DSP（技術(shù)）實(shí)現(xiàn)（硬件實(shí)現(xiàn)）4/40TIDSP的軟件設(shè)計(jì)微處理器硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可移植性很強(qiáng)！軟件設(shè)計(jì)占總設(shè)計(jì)時(shí)間的約80％（包括熟悉開發(fā)工具）很多的創(chuàng)新來自于軟件匯編語言實(shí)現(xiàn)DSP程序設(shè)計(jì)

用C語言或C與匯編語言混合編程

基于DSP/BIOS的DSP設(shè)計(jì)

基于Matlab的DSP系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)方法

是自底向上的設(shè)計(jì)雖然有系統(tǒng)級的仿真，但是仿真與實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)是脫節(jié)的！ACInACtoDCConverterThreePhase

InverterGateDriversDCBusGateDriverPowerSuppliesAnalogConditioningSerialInterfaceF2803x12BitADCTriggerFaultePWMModuleSyncIsolationeQEPModuleCommandedSpeedActualSpeed+-PIControllerFieldOrientedControllerCommandediqCommandedidPhaseCurrentReconstructioniciaSpaceVectorModulationVαVβibusBusOver-VoltageGPIOorPWMSpeedCalculationibVbusMotorPWMsOvercurrentBusCurrentBusVoltageProcessorGroundPMSMMotorθ(t)θ(t)TypicalACDrive比如，PMSM控制，研究生一般要提出策略提高某些指標(biāo)？一般先仿真

permanentmagnetsynchronousmotor6/40

基于Matlab的DSP系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)方法德州儀器與MathWorks聯(lián)合推出DSP開發(fā)工具。設(shè)計(jì)者無需了解DSP的指令系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)?；贛atlab/Simulink的設(shè)計(jì)方法，完成了從概念設(shè)計(jì)、軟件仿真、硬件測試全過程。

7/40RelationshipDiagramTherelationshipbetweenMATLAB,CCSandaTexasInstrumentsDSPisshownbelow:實(shí)現(xiàn)從Simulink環(huán)境到CCSIDE環(huán)境的無縫連接MATLABCodeComposerStudio(CCS)TexasInstrumentsDSPEmbeddedTarget

forTIDSP+Real-TimeWorkshop兩種聯(lián)系方式8/40

SimulinkModel用戶在MATLAB/Simulink環(huán)境中設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)功能，Simulink—EmbeddedTarget轉(zhuǎn)換*.mdl為CCS工程文件；編譯鏈接下載到DSP上執(zhí)行。即包括信號處理的算法模型級系統(tǒng)仿真下載到硬件平臺(tái)上評估算法的性能；實(shí)現(xiàn)了自上而下的設(shè)計(jì)。9/40RTDX-Real-TimeDataExchangeDSP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換(RTDX)允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在PC和DSP之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，且不影響DSP程序的運(yùn)行。使用MATLAB的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和可視化功能對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜DSP數(shù)據(jù)處理的有效驗(yàn)證。10/40Eg:RTDXImageProcessingExample

AbitmapimagefileissentfromPCtotheDSP.TheoutputofprocessingbytheDSPissenttothePCdisplay.11/40Summary

CodeComposerStudioprovidesaseamlessinterfacebetweenMATLABandaTexasInstrumentsDSP.Itallowsprojectsto:bedesignedandtestedusingSimulink.generatecodeforTexasInstrumentsC2000/C5000/C6000DSPdirectlyfromthemodel.havetheirperformanceevaluatedandoptimized.參考：SPRU509.CodeComposerStudio?v3.1IDEGettingStartedGuide12/40基于MATLAB的C2000設(shè)計(jì)舉例eZdsp

F2812eZdsp

F2812plusZwickauAdapterBoard8xLED8xswitch2xpush-button2potentiometers1SPIDAC(TLV5617)1SPIEEPROM(M95080)1I2CSensor(DS1621)1SCI-Transceiver(MAX232)1CAN-Transceiver(TJA1054)1CAN-Transceiver(SN65HVD230)1Loudspeaker13/40舉例：用GPIOF.14控制eZdsp2812上DS2LEDJP9PLL控制位置功能1-2PLL使能2-3PLL禁用14/40基于MATLAB的C2000設(shè)計(jì)舉例——LED控制SimulinkLibraryBrowser——“EmbeddedTargetforTIC2000DSP”my_model.mdlC2000TargetPreferences——“F2812ezDSP”.C281xDSPChipSupport——“DigitalOutput”.GPIOF的Bit14控制DS2LEDof

F2812EzDSP.Doubleclickonthe“GPIOD0”block.設(shè)置GPIOF.14SettingtheConstantParameters,Makethedatatype“Boolean”.Changethe“Constantvalue”to0.connectthetwoblockstogether.SelectTools->Real-TimeWorkshop->BuildModel.15/40基于MATLAB的C2000設(shè)計(jì)舉例——LED控制MATLABwillcreateanewprojectinCodeComposerStudioandgeneratethecodeforit.——my_project.pjtRunningtheModel。ThemodelhasnowbeenbuiltandisrunningontheF2812EZDSP.TheDS2LEDontheezDSPboardshouldnowbeoff.16/402812_eZdsp下載驗(yàn)證GPIOF.14輸出邏輯0，DS2熄滅；GPIOF.14輸出邏輯1，DS2點(diǎn)亮。DS2和反相斯密特觸發(fā)器U12；DS2亮和滅與JP9無關(guān)。17/40SettingtheInputParameters

GPI0A“Bit0”18/40基于MATLAB的C2000設(shè)計(jì)舉例——SCI、CANTosetupthedatacommunicationsrate,doubleclickonthe“F2812eZdsp”icon.19/40CommandWindow>>demo

Version7.10(R2010a)20/40HILVerificationofIIRFilterviaSCI21/40算法庫

在應(yīng)用開發(fā)中，應(yīng)該盡可能使用已經(jīng)比較成熟的庫。以下是2000系列的一些開發(fā)包SPRC097C281XC/C++頭文件聲明和外設(shè)例子SPRC081FFT庫SPRC082濾波庫SPRC085定點(diǎn)數(shù)學(xué)庫SPRC083信號發(fā)生庫SPRC664-FloatingPointUnitFastRun-TimeSupport(RTS)librarySPRC215-F280xDigitalMotorControlLibrarySPRC080-F281xDigitalMotorControlLibrarySPRC910-C28xControlLawAccelerator(CLA)MathMacroLibrarySPRC101圖像處理庫22/40

基于Matlab的DSP系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)方法CCSLink的主要特點(diǎn)：Matlab函數(shù)可以自動(dòng)完成調(diào)試、數(shù)據(jù)傳遞和驗(yàn)證。在Matlab和DSP之間實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)，而不用停止DSP中程序的執(zhí)行。支持XDS510/XDS560仿真器。提供嵌入式對象，可以訪問C/C++變量和數(shù)據(jù)。對測試、驗(yàn)證和可視化DSP代碼提供幫助。擴(kuò)展了Matlab和eXpressDSP工具的調(diào)試能力。符合TIeXpressDSP標(biāo)準(zhǔn)。23/40基于FPGA的DSP技術(shù)（此處DSP是指算法）——現(xiàn)代DSP技術(shù)24/40最新FPGA的DSP性能介紹

隨著運(yùn)算越來越復(fù)雜、實(shí)時(shí)要求越來越高，F(xiàn)PGA的應(yīng)用日益凸顯。其一，作為傳統(tǒng)DSP協(xié)處理，滿足系統(tǒng)設(shè)備對DSP超高性能的要求；其二，直接取代傳統(tǒng)DSP，面市時(shí)間短——SOPC。電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和電視網(wǎng)25/40FPGA的特性FPGA是并行處理結(jié)構(gòu)，所以Xilinx的產(chǎn)品MAC單元從84到640。從21最多到352個(gè)GMAC/s，最低速產(chǎn)品可以運(yùn)行到250MHz，高速產(chǎn)品運(yùn)行到550MHz。26/40FPGA與DSP運(yùn)算速度比較

——8位224階FIR濾波器表中DSP的MAC單元是極限數(shù)，而FPGA卻不僅有224個(gè)，還可由邏輯宏單元組成。6416與EP1S120售價(jià)相當(dāng)。27/40FIRFilterExample*–16XCost/PerformanceImprovementDeviceSolutionFIRPerformance(MHz)DeviceCost****CostperFIRMHzTIC6713-20064cycles**@200MHz3.125$24.59$7.87TIC6416-60032cycles**@600MHz18.75$160$8.53Altera1C3-88cycles***@230MHz28.75$14$0.49Altera1C12-81Cycles***@170MHz170$84$0.49*FIR128Tap,16bitdata,14bitcoefficients**DSPLibOptimizedAssemblyLibrariesfromTexasInstruments***MegaCoreOptimizedFIRCompilerfromAltera****Pricinginquantityof100a