基于MATLAB7．0軟件的實時數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)

摘 要：實時數(shù)據(jù)交換(RTDX)是TI公司推出的一種非常優(yōu)秀的實時數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為DSP系統(tǒng)的軟件調(diào)試提供了一種全新的方法。它利用DSP的內(nèi)部仿真邏輯和JTAG接口實現(xiàn)主機與目標(biāo)機之間的數(shù)據(jù)交換．不占用DSP的系統(tǒng)總線和串口等I／0資源．?dāng)?shù)據(jù)傳送完全可以在應(yīng)用程序的后臺運行。對應(yīng)用程序影響很小。文中介紹了一種基于MATLAB的RTDX實現(xiàn)方法，可為DSP編程人員發(fā)現(xiàn)程序錯誤和監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況提供實時、直觀的表示形式，并在以C6201型DSP為主處理器的目標(biāo)板上得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：實時數(shù)據(jù)交換；MATLAB；數(shù)字信號處理器；CCS

1 引言
在DSP系統(tǒng)開發(fā)過程中．通常要驗證算法的正確性。傳統(tǒng)方法是主機調(diào)試器在目標(biāo)應(yīng)用程序中插入斷點．中斷目標(biāo)應(yīng)用程序運行．觀測目標(biāo)機上各個寄存器或內(nèi)存變量的值。但是處理系統(tǒng)是實時運作的．這種方法不能實時跟蹤處理過程中數(shù)據(jù)的變化，大多數(shù)時間顯示的只是片面的滯后的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示也不直觀．給調(diào)試過程帶來很多不便。TI公司的Real Time Data Exchange(RTDX)技術(shù)就是利用DSP的內(nèi)部仿真邏輯和JTAG接口實現(xiàn)主機與目標(biāo)機之間的數(shù)據(jù)交換．它不占用DSP的系統(tǒng)總線和串口等L／0資源，數(shù)據(jù)傳送完全可以在應(yīng)用程序的后臺運行，對應(yīng)用程序影響很?。耆梢栽诓恢袛嗄繕?biāo)應(yīng)用程序的前提下向主機實時發(fā)送目標(biāo)機上各個寄存器或內(nèi)存變量的值。而主機上的可視化應(yīng)用程序也可以通過嵌入COM的API函數(shù)獲得這些數(shù)據(jù)．并以適當(dāng)?shù)母袷桨褟哪繕?biāo)獲得的數(shù)據(jù)顯示出來。這樣．編程人員可以實時觀測和分析應(yīng)用程序的運行情況．更方便地查找和修改應(yīng)用程序的錯誤，從而縮短了系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)周期。

2 RTDX的原理
RTDX是一種可以在不影響目標(biāo)應(yīng)用程序運行的情況下讓主機和目標(biāo)機進行實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。RTDX支持雙向數(shù)據(jù)流。即目標(biāo)機到主機的數(shù)據(jù)流和主機到目標(biāo)機的數(shù)據(jù)流。

RTD)X的數(shù)據(jù)流示意圖如圖1所示。

2．1 目標(biāo)機到主機的數(shù)據(jù)傳送
目標(biāo)機為了向主機發(fā)送數(shù)據(jù)必須設(shè)定一個輸出通道RTDX―ochan。通過用戶接口可將數(shù)據(jù)送到輸出通道以使這些數(shù)據(jù)立即保存到RTDX目標(biāo)機的緩存(由RTDX目標(biāo)函數(shù)庫定義)中，然后再將這些數(shù)據(jù)通過，JTAG接口發(fā)送到主機。RTDX主機函數(shù)庫將接收到的數(shù)據(jù)保存在log文件或主機的緩存(具體由RTDX工作模式來設(shè)定)中。保存在log文件或主機緩存中的數(shù)據(jù)可以通過COM AutomationClient重新獲取，以便顯示或分析。

下面是幾種典型的COM Automation Client：
MATLAB applications；
Microsoft Excel；
Visual Basic applications；
Visual C++applications：
Lab View；

2．2 主機到目標(biāo)機的數(shù)據(jù)傳送
目標(biāo)機要從主機中獲得數(shù)據(jù)．首先必須設(shè)定輸入通道RTDX―ichan接收主機發(fā)出的命令，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。運行主機寫操作時．應(yīng)由COMAutomation Client通過COM接口把要發(fā)送的數(shù)據(jù)先寫人RTDX主機函數(shù)庫中的緩存．等待目標(biāo)機讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)RTDX主機函數(shù)庫收到從目標(biāo)機發(fā)出的讀取數(shù)據(jù)請求時，保存在RTDX主機函數(shù)庫中的數(shù)據(jù)便可通過JTAG接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)機．寫入目標(biāo)機指定的存儲區(qū)域。操作完成后，主機會通知RTDX目標(biāo)機函數(shù)庫。RTDX目標(biāo)機函數(shù)庫的用戶接口和COM接口利用RTDX目標(biāo)機函數(shù)庫的用戶接口可實現(xiàn)目標(biāo)機。DSP應(yīng)用程序和主機之間安全可靠的數(shù)據(jù)交換。同時可利用它完成應(yīng)用程序向RTDX主機函數(shù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序向RTDX主機函數(shù)庫發(fā)送數(shù)據(jù)請求及在目標(biāo)機上提供數(shù)據(jù)緩存等功能。

2．3 RTDX的運行模式
RTDX主機庫提供二種運行模式：連續(xù)模式和非連續(xù)模式。在連續(xù)模式中數(shù)據(jù)只是簡單地被RTDX主機函數(shù)庫緩沖．此模式用于希望得到連續(xù)數(shù)據(jù)并顯示的場合。而在非連續(xù)模式中數(shù)據(jù)被寫到主機上的一個日志文件(10g file)，所以此模式適用于希望采集有限的數(shù)據(jù)場合。

3 MATLAB Link for CCS介紹
MATLAB是一種科學(xué)計算軟件．專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起．并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)．廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計。Link for Code Composer Studio用于在MATLAB、TI軟件開發(fā)環(huán)境Code ComposerStudio(CCS)和TI DSP硬件之間建立雙向和實時數(shù)據(jù)鏈接。工程師可以利用MATLAB的可視化功能及數(shù)學(xué)函數(shù)可視化分析來自CCS及C2800／5000／6000等系列DSP的數(shù)據(jù)。利用該工具可以自動執(zhí)行CCS的命令來進行分析、交互或者批處理調(diào)試和顯示．在MATLAB和CCS之間傳輸數(shù)據(jù)驗證算法。通過RTDX通道可以在不停止DSP運行的情況下與XDS510／XDS560仿真器之間實現(xiàn)高速、實時數(shù)據(jù)交換．并提供分析和可視化仿真或?qū)崟r數(shù)據(jù)能力。

3．1 MATLAll對CCS的控制功能
用戶可以通過MATLAB Link for Code Compos-er Studio在MATLAB環(huán)境中對11 DSP嵌入式應(yīng)用程序進行算法級和系統(tǒng)級的觀察、分析、調(diào)試及驗證，包括分析、調(diào)試代碼實時分析：可以在MATLAB環(huán)境里對CCS的程序進行調(diào)試．可以將數(shù)據(jù)傳遞到CCS，在DSP上執(zhí)行算法，在MATLAB的命令窗口進行雙向、交互的數(shù)據(jù)分析；可以對DSP的寄存器和存儲區(qū)進行操作．獲取數(shù)據(jù)到MATLAB工作區(qū)．實現(xiàn)繪圖計算和統(tǒng)計曲線擬合。MATLAB、Simulink和Link for Code Composer Studio為TI的DSP提供了驗證、調(diào)試、觀察和實現(xiàn)嵌入式軟件的集成平臺。

3．2 分析處理并顯示數(shù)據(jù)
實現(xiàn)信號處理運算實時分析測試(RTDX)。該工具借助RDTX提供了管理TI目標(biāo)DSP的數(shù)據(jù)和算法的通道．能夠在目標(biāo)DSP運行的情況下在MATLAB與DSP之間實時交換數(shù)據(jù)．可以傳遞測試向量、監(jiān)控程序輸出、顯示和評估實時測試結(jié)果：讀取、寫入DSP存儲空間的數(shù)據(jù)，在程序執(zhí)行期間改變執(zhí)行參數(shù)，在不中斷程序執(zhí)行的情況下改變算法或者在代碼里加入斷點．可以對原始系統(tǒng)設(shè)計進行實時驗證和修正。

4 基于MATLAB的RTDX實現(xiàn)
本設(shè)計用MATLAB編程作為COM AutomationClient實現(xiàn)同C6201為主處理器的目標(biāo)板與主機之間的通信并實時獲取目標(biāo)板數(shù)據(jù)。

4．1 目標(biāo)DSP所需的準(zhǔn)備工作
4．1．1 通道定義
在DSP的C程序中需在主函數(shù)前包含必要的頭文件和輸入輸出通道定義語句，即加入：

其中通道名稱ichan和oehan可以任意取，但要與Marlab程序中所使用的通道名稱相對應(yīng)。

4．1．2 主機與目標(biāo)機間的同步

4．1．3 目標(biāo)機寫操作程序

4．1．4設(shè)定RTDX_P0110的調(diào)用方式
RTDX目標(biāo)機函數(shù)庫通過調(diào)用函數(shù)RTDX Poll0實現(xiàn)主機與目標(biāo)機間通信。RTDX_PollO的調(diào)用有二種方式：一種是在應(yīng)用程序中調(diào)用。另一種是利用中斷服務(wù)程序調(diào)用。程序如下：

While (RTDX_writing!=NULL)
{#if RTDX POLLING_IMPLEMENTATION
RTDX_Poll（）；

#end if }

若將宏RTDX_POLLING_IMPLEMENTATION定義為1．則表示在應(yīng)用程序中調(diào)用RTDX_Poll0．而如果將其定義為0．則表示在中斷服務(wù)程序中調(diào)用RTDX_Pon0。其他參數(shù)設(shè)定可在CCS中進行，目錄如圖2所示。

4．2 主機的部分MATLAB程序

4．3 操作過程
首先將改好的目標(biāo)DSP程序編譯下載并運行，然后在CCS的Tools工具欄中打開RTDX，選Con-figuration Contral，并選中Enable_RTDX(見圖3)。

然后運行MATLAB程序，此時在MATLAB的com-mand window就能看到目標(biāo)DSP回傳給主機的數(shù)據(jù)。如果想直觀的觀察所得的數(shù)據(jù)，還可以調(diào)用MATLAB的強大繪圖功能，以圖形形式顯示數(shù)據(jù)。