请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
查看: 175|回复: 3

[单片机资料] 使用Matlab+Simulink开发Cortex-M系列嵌入式处理器应用程序

[复制链接]

签到天数: 377 天

[LV.9]元老将成

发表于 2018-8-7 21:26:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 小马哥-1650185 于 2018-8-16 20:48 编辑

1 总述

Matlab为嵌入式处理器应用程序的开发提供了强大的功能,包括Embedded Coder代码生成、Simulink模型转换,Processor-In-the-Loop(PIL)处理器闭环开发等。同时提供了硬件支持包Embedded Coder Support Package for ARM Cortex-M Processors以及DSP System Toolbox Support Package for ARM Cortex-M Processors,并根据流行的开发板提供了对STM32-Discovery、FRDM-K64F以及QEMU模拟器等的硬件支持包。


本文主要通过Matlab相应的支持包提供的范例,学习基于Matlab+Simulink开发Cortex-M系列嵌入式处理器的应用程序的开发流程,记录学习笔记

2 ARM Cortex-M处理器的Ecoder支持包学习

Embedded Coder Support Package for ARM Cortex-M Processors提供了多个范例来演示学习如何使用Matlab+Simulink来开发ARM Cortex-M嵌入式处理器的应用程序。

2.1 ARM Cortex-M处理器的Ecoder支持包范例学习2.1.1 arm_cortex_m_gettingstarted范例学习

该范例建立一个最简单的Simulink模型,然后完成针对ARM Cortex-M处理器开发的设置,生成代码,最后运行在QEMU模拟器中。

使用Simulink打开arm_cortex_m_gettingstarted范例,设置后编译并运行。


模型生成的代码如下:

  1. <font color="#000000" size="3">/* Model step function */

  2. void arm_cortex_m_gettingstarted_step(void)

  3. {

  4. /* Outport: '<Root>/Out1' incorporates:

  5.    *  Constant: '<Root>/Constant'

  6.    *  Gain: '<Root>/Gain'

  7.    */

  8.   arm_cortex_m_gettingstarted_Y.Out1 = arm_cortex_m_gettingstarted_P.Gain_Gain *

  9.     arm_cortex_m_gettingstarted_P.Constant_Value;

  10. }

  11. /* Model initialize function */

  12. void arm_cortex_m_gettingstarted_initialize(void)

  13. {

  14. /* Registration code */

  15. /* initialize error status */

  16.   rtmSetErrorStatus(arm_cortex_m_gettingstarted_M, (NULL));

  17. /* external outputs */

  18.   arm_cortex_m_gettingstarted_Y.Out1 = 0.0;

  19. }

  20. /* Model terminate function */

  21. void arm_cortex_m_gettingstarted_terminate(void)

  22. {

  23. /* (no terminate code required) */

  24. }</font>
复制代码

停止使用QEMU仿真运行Matlab模型命令为:codertarget.arm_cortex_m.stopQemu

2.1.2 arm_cortex_m_pil_block范例学习

arm_cortex_m_pil_block范例模型演示了如何使用PIL,即通过PC软件仿真和硬件处理器仿真进行两者的闭环控制,可以直接对比PC仿真与硬件处理器仿真的差别。

该范例首先需要编译PIL子系统,并将编译后的生成的PIL模块复制到原模型中然后进行PIL仿真。


2.1.3 arm_cortex_m_model_pil_block范例学习

arm_cortex_m_model_pil_block范例使用单个模块的子系统设置为PIL方式并分别运行仿真的方式,无需额外生成PIL模块并复制。


2.1.4 arm_cortex_m_top_model_pil范例学习

arm_cortex_m_top_model_pil范例演示了在顶层模型中设置PIL仿真模式的方式。该仿真方式将整个模型生成一个wrapper封装并编译运行。


2.2 ECoder的ARM Cortex-M处理器Simulink模型库

在Simulink的模型库中,选中EmBedded Coder Support Package for ARM Cortex-M Processors可以查看ecoder的ARM Cortex-M处理器模型库,包含一个即Hardware Interrupt的模型模块,在Simulink中插入该模块,则可以实现ARM Cortex-M处理器的各种中断中执行后续的代码。

其设置界面如下:


2.2.1 TODO: Hardware Interrupt的模型模块的使用。2.3 开发一个目标处理器/目标开发板

TODO:

3 ARM Cortex-M处理器的DSP System Toolbox支持包学习

DSP System Toolbox Support Package for ARM Cortex-M Processors主要是采用CMSIS里面的DSPLib中的DSP函数对Matlab默认生成的DSP函数进行替换,可以充分利用ARM Cortex-M处理器内建的DSP硬件对运算进行加速,挺高效率和性能。

3.1 范例学习3.1.1 ex_fircmsis_tut范例学习

ex_fircmsis_tut范例采用FIR滤波器对生成的数据和人为叠加的噪声信号进行滤波,通过演示对比FIR滤波器在PC上和在ARM Cortex-M处理器上的执行结果对比,显示了通过调用ARM Cortex-M的DSPLib库函数进行运算的结果。

该范例首先在设置中实现Code Replacement Library中采用ARM Cortex-M (CMSISI)来进行函数替换,然后生成对应的代码。


最后采用跟arm_cortex_m_pil_block范例相同的方式进行PC与PIL联合仿真对比,结果如下。

其中设置的时候应该取消Generate Code Only选项,并且设置Create PIL Block。


3.1.2 ex_fircmsis_tut_q15范例学习

在Gain模块中将输出修改为fixdt(1, 16, 15)类型,即ARM-CMSIS-DSP中的q15类型,这样对应生成的函数则是相应的q15类型的函数。


运行结果相同,不再赘述。

3.1.3 ex_fircmsis_tut_mlfun范例学习

ex_fircmsis_tut_mlfun范例为使用代码替换库将Matlab语句中的dsp.FIRFilter系统对象替换为CMSIS中对应的DSPLib库函数。

与前节不同的是,该范例中的FIR滤波器是一个调用Matlab函数的模块,该函数为:

  1. <font color="#000000" size="3">function y = firfun(u)

  2. %#codegen

  3. persistent firfilter;

  4. if isempty(firfilter)

  5.         firfilter = dsp.FIRFilter('Numerator', fir1(63,1/3));

  6. end

  7.     y = step(firfilter, u);

  8. end</font>
复制代码


后续设置和编译运行及结果与前节相同。


3.1.4 ex_fircmsis_tut_ml范例学习

Ex_fircmsis_tut_ml范例采用将Matlab函数代码转化为包含调用CMSIS-DSPLib库函数的C代码。

  1. <font color="#000000" size="3">function y1 = ex_fircmsis_tut_ml(u1)

  2. % Copyright 2013-2016 The MathWorks, Inc.

  3. %#codegen

  4. persistent firfilter;

  5. if isempty(firfilter)

  6.         firfilter = dsp.FIRFilter('Numerator', fir1(63, 0.33));

  7. end

  8.     y1 = firfilter(u1);

  9. end</font>
复制代码


通过创建一个coder的配置,完成coder设置后,调用codegen生成代码并编译成lib库文件。

  1. <font color="#000000" size="3">cfgEx = coder.config('lib');

  2.    cfgEx.CodeReplacementLibrary = 'ARM Cortex-M';

  3.    cfgEx.HardwareImplementation.ProdHWDeviceType = 'ARM Compatible->ARM Cortex';

  4.    cfgEx.GenCodeOnly = true;

  5.    tempdirObj = dstarmexample.dstTempdir('ex_fircmsis_tut_ml_workflow');

  6.    dstarmsrc = which('ex_fircmsis_tut_ml');

  7.    dstarmtmpdir = tempdirObj.tempDir;

  8.    type(fullfile(dstarmsrc))

  9.    copyfile(dstarmsrc, dstarmtmpdir, 'f');

  10. </font>
复制代码




签到天数: 893 天

[LV.10]论坛见证者

发表于 2018-8-8 08:51:58 | 显示全部楼层
图片没有显示。
回复 支持 反对

使用道具 举报

签到天数: 674 天

[LV.9]元老将成

发表于 2018-8-8 10:26:10 | 显示全部楼层
不错的资料
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

返回顶部