MATLAB与DSP使用RTDX的实时数据交换＊

覃远年，孙丽真，田柯

（桂林电子科技大学 通信实验中心，桂林541000）

引 言

在传统的DSP（Digital Signal Processor）应用程序开发过程中，涉及的算法一般先用 MATLAB语言进行仿真，仿真结果满意后，再进入产品的实现阶段。仿真实现后的算法用C/C＋＋或汇编语言实现，首先在硬件DSP目标板上调试，将中间结果通过DSP开发工具保存到PC机的硬盘上，然后调用到 MATLAB工作空间，与MATLAB仿真算法的中间结果进行比较，以发现DSP程序中由于设计或精度导致的结果偏差[1]。如此反复进行，应用程序开发十分不便。

鉴于DSP应用开发的传统设计方法十分不便，Math-Works公司和TI公司联合开发了MATLAB Link for CCS Development Tools（简称 CCSLink）。CCSLink将MATLAB、CCS（TI DSP集成开发环境）和目标DSP三者连接起来，开发人员可以在MATLAB环境中像操作MATLAB变量一样操作TI公司DSP的存储器和寄存器，实现对CCS的控制，极大地方便了TI DSP应用程序的开发。

本文所做的研究是以MATLAB2010b、CCS3.3以及基于TMS320VC5509A的开发板进行的。目前大多数书籍就CCSLink的描述主要是基于 MATLAB6.5的，而后续的MATLAB版本对CCSLink做了一定的修改和完善。RTDX插件作为CCSLink的重要组成部分之一，有其独特的优势。在接下来的内容中将对RTDX做详细介绍，旨在向DSP研发人员提供一种更快捷的RTDX使用方式。

1 CCSLink的构成

CCSLink由3部分组成[1]：

①与CCS IDE的连接对象。利用此对象可以创建CCS与MATLAB的连接，执行相应的MATLAB命令就可以运行CCS中的应用程序，与目标DSP的存储器和寄存器进行双向数据交换。其优点在于：

（a）用户可以利用MATLAB强大的数据分析和可视化功能，节省设计和调试程序的时间。

（b）可以编写用于调试数字信号处理程序的MATLAB语言批处理脚本，实现调试和分析的自动化。

②与RTDX的连接对象。提供了MATLAB与目标DSP之间的实时通信通道，利用此通道可以实时地与目标DSP进行数据交换而不用停止DSP上正在执行的程序。Link for RTDX实现了对实时数据的自动化高级分析和可视化，同时也实现了对复杂DSP程序的有效验证。

RTDX包括主机和目标DSP两部分，如图1所示。在DSP上有一个小的RTDX库（RTDX Target Library）［2］，其使用一个基于扫描的仿真器，通过增强型JTAG接口在主机和DSP之间传输数据。DSP应用程序则通过调用RTDX库的API函数来完成主机和DSP之间的通信。主机方运行CCS软件，CCS软件同样带有一个RTDX库（RTDX Host Library），通过一个COM接口将实时数据在主机上显示［3］。这样，MATLAB中设计的参数可以通过RTDX输入通道写入DSP的存储单元，而算法的最后结果也可以通过RTDX的输出通道上传到MATLAB中，通过编写MATLAB程序来显示、分析信号处理的结果。

图1 RTDX原理框图

③嵌入对象。在MATLAB环境中能够创建一个代表嵌入在目标C程序中的变量对象，利用嵌入式对象可以像处理MATLAB的变量那样直接访问嵌入在目标DSP的存储器和寄存器中的变量。

上述3种连接对象的实现方式略有不同，与CCS IDE的连接对象和嵌入式对象在数据的传递时可以不在目标DSP程序中添加额外的语句，而与RTDX的连接对象在进行数据传递时则需要在目标DSP程序中添加操纵RTDX通道的语句。

2 RTDX的工作原理

实现MATLAB和目标DSP之间的实时数据交换，既需要在目标DSP程序中添加特定的语句，又需要MATLAB使用特定的语句实现与目标DSP的数据传递。

2.1 DSP对RTDX的配置使用

2.1.1 设置RTDX输入输出通道

首先向工程文件中添加头文件“rtdx.h”、主程序文件“main.c”和其他使用到RTDX的文件。

基于工程是否有与主机通信的需要，在“main.c”中添加输入或输出通道。通道的声明采用全局变量的形式，不得包括在任何函数之中。

默认情况下，这些通道是不能在DSP中直接使用的，但可以在函数体内使能这些RTDX通道。

如果要在同一工程的其他C文件中使用已经声明过的RTDX通道，必须再次声明。

最后，单击CCS软件Tools-＞RTDX-＞ConfigurationControl，在弹出的窗口中选择“Enable RTDX”，手动使能RTDX接口。

2.1.2 使用RTDX读写数据

DSP中的RTDX目标库提供了一些C函数发送和接收数据：

①RTDX＿read NB（）读数据函数包括3个参数：第1个是输入通道的指针，第2个是存储数据的数组指针，第3个是数据字长。这是非连续读，即如果没有数据可读将直接返回。

②RTDX＿read（）函数的3个参数和RTDX＿readNB（）一样，不同的是RTDX＿read（）是连续读，即它将不返回直到读完数据。如果通道忙或未使能，它将返回RTDX＿READ＿ERROR。

③RTDX＿write（）写数据函数也包括3个参数：第1个是输出通道的指针，第2个是要传输的数组指针，第3个是数据字长。执行后会返回一个整数，非0代表成功。

④RTDX＿sizeofInput（）包含输入通道指针的一个参数，并返回从缓冲器中读取的字长，一般在RTDX＿read-NB（）完成一次读操作后使用它。

⑤RTDX＿channelBusy（）包含输入通道指针的一个参数，并返回一个整数指示通道状态，0表示通道不忙。它通常与RTDX＿read NB（）结合使用，用于检查是否有其他读数据请求。

2.2 MATLAB对RTDX的配置使用

2.2.1 发送数据［4］

在传输数据之前，MATLAB需要知道目标DSP板的信息，完成MATLAB和CCS以及目标DSP的连接，使用下面这条指令实现：

h＝actxserver（′RTDX′）；

此指令要在DSP加载了可执行文件并使能RTDX接口之后才能使用，使用这条指令还创建了与RTDX的连接对象，h为连接对象的句柄。

在MATLAB中打开并使能RTDX输入通道之前，必须在DSP目标程序中已经创建了该输入通道，调用下面这条指令实现：

invoke（h，′open′，′ichan′，′W′）；

传输数据用下面这条指令实现：

invoke（h，′Write′，int16（v））；

数据通过最近打开的输入通道由MATLAB向DSP写数据，int16（v）表示对数据v做强制数据类型转换，因为使用的TMS320VC5509A是16位定点DSP。

在完成数据传输或读数据之前，应该将此接口关闭，使用下面这条指令实现：

invoke（h，′close′）；

2.2.2 接收数据

在MATLAB接收数据部分并没有采用发送数据使用的那种最新的RTDX实现方式，因为新方法的实现难度较大，这里介绍通用的实现方法，具体步骤如下[3]：

①cc＝ticcs（）实现MATLAB和CCS以及DSP三者的连接，并创建连接对象，对象句柄为cc。

②打开并使能RTDX通道：

③读取数据：

3 应用实例

列举一个简单的求和运算来说明RTDX的具体实现方法，旨在让读者掌握如何使用RTDX实现MATLAB和DSP之间的双向数据传递。整个程序的实现思路是：首先MATLAB通过RTDX输入通道向DSP中写入10个数据，然后DSP对这10个数据求和，最后将这个和值经RTDX输出通道传递给MATLAB。整个过程的实现流程如图2所示。

3.1 DSP程序实现

图2 程序流程图

3.2 MATLAB程序实现

结 语

RTDX技术巧妙地实现了MATLAB和目标DSP之间的数据交换，使开发者能够在算法仿真和实时处理之间进行多次反复，以确定最佳算法和参数，极大地方便了DSP应用程序的设计，缩短了开发周期。

[1]陈泰红，任胜杰，魏宇.手把手教你学DSP—基于TMS320C55x[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[2]金卫.利用RTDX实现DSP与 Matlab的数据交换[C]//四川省电子学会电子测量与仪器专委会2005年学术年会（第十二届），2005.

[3]李真芳，苏涛，黄小宇.DSP程序开发-MATLAB调试及直接目标代码生成[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.

[4]Thomas Shen.Using RTDX with a MATLAB GUI[EB/OL].[2015-03].http：//cnx.org/content/m14388/latest.

[5]Texas Instruments Inc.TMS320 DSP/BIOS User’s Guide[EB/OL].[2015-03].http：//wenku.baidu.com/link？url＝DEaRFy VIAH4kZ7 Tolplf FhFhm Ak3gFa NSOH7 XPzf T-nCWY4 CBfCAKSoCu Y＿yin RE4zuzhhbob K＿929 TMCmF-p Ogp 4J3KT＿s22o0dmy Vyki2CS.