【嵌入式案例分享】使用Matlab生成可供TMS320C6748开发板使用的算法

本篇文章主要讲解硬件开发中，如何使用Matlab生成可供TMS320C6748开发板（测试板卡）使用的算法，内容包含有快速入门、安装Matlab、编写函数M文件、验证算法、生成/使用/测试代码、进阶指南等，欢迎嵌入式开发相关用户阅读与分享。

测试板卡为创龙科技TL6748-EVM开发板，它是一款基于TI TMS320C6748定点/浮点DSP C674x处理器设计的开发板，由核心板和底板组成。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。开发板接口资源丰富，引出网口、uPP、EMIFA、SATA、USB、LCD、VGA等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。

快速入门

安装Matlab

企业用户可以在Matlab官网申请到免费的30天软件试用许可。Matlab软件安装流程与常见的Windows下的软件安装没有什么不同，需要注意的是请安装完整版本或者在组件选择的时候安装MATLAB Coder组件。安装完成后可在Matlab应用程序标签找到MATLAB Coder组件，如下图所示。

图 1

编写函数M文件

在Matlab下有两种常用的M文件——脚本及函数，需要注意的是函数M文件才能够生成C/C++代码。所以，第一步是将我们的算法写成函数形式的M文件。本小节以

这个一次函数为例。

新建函数M文件

图 2

在建立函数M文件的时候Matlab会自动添加一些必要的代码，如下图所示。

1. function [ output_args ] = Untitled( input_args )
2. %UNTITLED 此处显示有关此函数的摘要
3. % 此处显示详细说明
4. End

图 3

编写函数M文件

函数名为fun，参考代码如下。在Matlab中，使用"%"添加单行注释，在语句后面添加";"，防止执行结果在命令行窗口输出。

1. function [ y ] = fun( x )
2. % 给定一个x输入值，根据一次函数y=2x+5，输出一个y值
3. y = 2 * x + 5;
4. end
5. 保存函数M文件

备注：函数M文件的函数名需要跟文件名一致。

验证算法

在命令行窗口输入y=fun(5)，理论上我们会得到结果y=15，如图5。

在Matlab命令行窗口，除了可以执行内置函数，M文件等，还可以执行一些命令，例如在Windows版本下，可以使用md、cd、dir等命令，也可以通过这些命令切换工作目录。

备注：确保M文件位于工作目录中，可以通过pwd命令查看工作目录。

图 4

图 5

生成代码

打开代码生成组件

图 6

或者在命令行窗口输入coder，之后按回车键打开MATLAB Coder Project窗口。

图 7

这里新建一个工程，工程名为fun，点击确定后打开代码生成工程窗口。

图 8

添加M文件

备注：在这里可以添加多个M文件。

图 9

指定变量类型

在Matlab中我们不需要声明变量，但是在C/C++中必须显式的指定变量类型。在我们的函数M文件fun.m中只有一个输入变量，在这里指定它的类型为32bit无符号整型变量（这里设置为标量，不是向量）。

图 10

图 11

图 12

选择输出类型

选择输出类型为C/C++静态库，并勾选只生成代码复选框，因为在这里我们只需要得到生成的源文件，不需要Matlab为我们编译成可执行文件。

图 13

1. 生成文件

点击编译按钮开始生成文件。

图 14

编译完成后还可以查看报告，在查看报告窗口可以获取更为详细的信息。

图 15

生成报告查看窗口。

图 16

至此我们就用MATLAB Coder组件，将我们编写的Matlab程序代码生成为C/C++程序代码。可以简单看一下MATLAB Coder生成的主要代码（位于fun.c），可以发现生成的代码还是比较注重效率的，比如乘法计算使用移位来提高效率（左移一位等同于数值乘以二，右移一位等同于数值除以二，不过对于DSP来说支持硬件乘法运算，效率还是很高的）。

1. /*
2. * 给定一个输入 x值，根据一次函数 y=2x+5，输出一个 y值
3. * Arguments : unsigned int x
4. * Return Type : unsigned int
5. */
6. unsigned int fun(unsigned int x)
7. {
8. unsigned int u0;
9. unsigned long long u1;
10. if (x > 2147483647U) {
11. u0 = MAX_uint32_T;
12. } else {
13. u0 = x << 1;
14. }
15. u1 = u0 + 5ULL;
16. if (u1 > 4294967295ULL) {
17. u1 = 4294967295ULL;
18. }
19. return (unsigned int)u1;
20. }

使用代码

新建CCS工程

详细步骤请参考TMS320C6748开发案例使用手册相关章节内容。

图 17

复制Matlab生成的源文件到CCS工程目录

MATLAB Coder生成的源文件位于当前工作目录（这里与fun.m是同一个目录）codegen子目录下，这里是"D:\Something\codegen\lib\fun\"。这里为了目录结构整齐，新建Matlab目录用于放置生成文件。

图 18

修改CCS工程设置

增加头文件引用路径。

图 19

编写调用代码

调用算法主要参考代码如下。

1. #include <stdio.h>
2. #include "fun.h"
3. int main(void)
4. {
5. //打印计算结果
6. //注意：一定不要忘记加上 "\n"
7. printf("y = %d\n", fun(5));
8. //断点
9. //防止出现找不到出口错误
10. asm(" SWBP 0 ");
11. return 0;
12. }

测试代码

编译程序，进入CCS Debug模式（请确保硬件连接正常）运行程序。可以看到在CCS Console窗口输出结果，y=15。

图 20

进阶指南

打开工程

在应用程序标签找到MATLAB Coder，选择打开标签，选择之前创建的工程fun.prj点击确定即可。

图 21

或者在命令行窗口输入coder fun.prj（请确认工作目录存在fun.prj文件）。

备注：可以使用help coder 命令查看coder组件详细的命令行参数（对于Matlab的任何函数、组件都可以通过help查看使用方法及参数）。

图 22

更改设置

在这部分简单介绍设置窗口中的几个项目的含义，首先打开设置对话框。

图 23

设置对话框。

图 24

Speed标签。

图 25

在这里有三个跟生成变量有关的选项：

考虑整数溢出的情况

当输入数据超过整数取值范围的时候，增加防止溢出的语句。去掉这个复选框，重新编译程序，比较两次生成的代码。

考虑整数溢出情况：

1. /*
2. * 给定一个输入 x值，根据一次函数 y=2x+5，输出一个 y值
3. * Arguments : unsigned int x
4. * Return Type : unsigned int
5. */
6. unsigned int fun(unsigned int x)
7. {
8. unsigned int u0;
9. unsigned long long u1;
10. if (x > 2147483647U) {
11. u0 = MAX_uint32_T;
12. } else {
13. u0 = x << 1;
14. }
15. u1 = u0 + 5ULL;
16. if (u1 > 4294967295ULL) {
17. u1 = 4294967295ULL;
18. }
19. return (unsigned int)u1;
20. }

不考虑整数溢出情况：

1. /*
2. * 给定一个输入 x值，根据一次函数 y=2x+5，输出一个 y值
3. * Arguments : unsigned int x
4. * Return Type : unsigned int
5. */
6. unsigned int fun(unsigned int x)
7. {
8. return (x << 1) + 5U;
9. }
10. 只支持纯整数

生成的代码只包含整数运算，不包含浮点数计算，如果M文件中有关于浮点数的计算语句，编译器会报错。

图 26

Memory标签。跟内存分配有关的一些配置，例如变量是静态分配存储空间还是动态分配，动态分配的门限是多少等。

图 27

Code Appearance标签。与生成代码风格有关的配置，紫色方框中的这两项可以选择是否在生成的代码中以注释的形式保留Matlab代码及函数说明。

图 28

Hardware标签。对于不同位数的CPU，变量的长度不一定相同，所以会影响到变量的取值范围，在这里可以指定不同类型变量的长度。因为TMS320C6748是32位处理器，跟通用类型基本一致，如果CPU是64位、16位或者8位，可能需要修改。

图 29

所有设置标签。在所有设置标签，罗列了前面各个设置项目的汇总，还有一些额外的高级设置，比如生成代码语言C或C++，优化等级等。

图 30

此外，MATLAB Coder还支持在编译时转换浮点计算为定点计算，以提高效率。不过，对于硬件支持浮点计算TMS320C6748来说一般情况下不需要这样做。