集成工具提高嵌入式DSP系統(tǒng)設(shè)計與自動化程度

嵌入式DSP系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計流程通常由概念到算法及算法到產(chǎn)品兩個階段構(gòu)成，通常這兩個階段互相獨立且由不同設(shè)計小組完成。

傳統(tǒng)的設(shè)計流程里要用手工在兩個階段之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換與銜接，這樣容易出現(xiàn)錯誤而推遲產(chǎn)品的上市時間。本文介紹一種集成工具可以使設(shè)計與驗證測試更加自動化，且具有更高效率，可減少產(chǎn)品缺陷。

過去幾年以來，產(chǎn)品與系統(tǒng)在軟件方面的功能不斷增強(qiáng)，高強(qiáng)度實時要求越來越多。對設(shè)計工程師而言，為與競爭對手展開競賽，爭取更快將新產(chǎn)品投向市場，高效系統(tǒng)開發(fā)方法成為重中之重，對開發(fā)數(shù)字信號處理器算法的工程師而言尤為如此。此外，產(chǎn)品開發(fā)周期和生命周期不斷縮短等因素，也促使工程師和設(shè)計經(jīng)理對開發(fā)方法和軟件工具進(jìn)程進(jìn)行全面重新評估。

產(chǎn)品漏洞會導(dǎo)致市場份額迅速下降，如果公司犧牲質(zhì)量，那么其聲譽會馬上受到影響。產(chǎn)品工程師在實施由研發(fā)工程師設(shè)計的算法時，會遇到很多難題，其中之一就是將系統(tǒng)參數(shù)、測試向量以及其它數(shù)據(jù)從基于主機(jī)PC概念的開發(fā)工具用手工方式轉(zhuǎn)向基于目標(biāo)硬件的DSP代碼開發(fā)工具。這種手工轉(zhuǎn)化常常會造成錯誤，要在確認(rèn)和測試中才能被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致開發(fā)時間延長。市場調(diào)查顯示，客戶產(chǎn)品開發(fā)中常常有50%以上的時間是用于產(chǎn)品集成與測試。在這個階段，省時的工具對產(chǎn)品功能可靠性、上市時間以及能否最終取得成功都有很大的影響。

在今天市場環(huán)境下，要將工程師的開發(fā)流程從概念發(fā)展至算法并最終推出產(chǎn)品，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程已顯得力不從心，新開發(fā)流程需要廣泛的工具集成，保證數(shù)據(jù)以及其它信息能夠動態(tài)共享以實現(xiàn)更高的工作效率。

傳統(tǒng)DSP開發(fā)流程

嵌入式DSP系統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計流程通常包括兩個主要階段，即概念到算法階段(由研發(fā)小組實施，其中包括算法開發(fā)與系統(tǒng)設(shè)計)以及算法到產(chǎn)品階段(由產(chǎn)品開發(fā)小組實施，該階段包括實際產(chǎn)品實現(xiàn)、目標(biāo)編程和測試)，如圖1所示。

由于上面兩個階段常常是彼此獨立的，并由不同的設(shè)計小組完成，而各小組的目標(biāo)可能不一致，因此這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部會有一些問題。此外，設(shè)計小組使用的工具還可能彼此不兼容，不能夠整合在一起。

在多數(shù)情況下，研發(fā)工程師使用數(shù)字計算環(huán)境，可充分發(fā)揮算法開發(fā)、分析以及各種科學(xué)、數(shù)學(xué)或工程應(yīng)用可視化功能。研發(fā)工程師常常以M或C代碼創(chuàng)建算法，也可以為其算法創(chuàng)建測試向量(通常是文本或二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)文件)。他們隨后會在主機(jī)PC上運行算法進(jìn)行模擬，以便分析并使算法響應(yīng)可視化，目標(biāo)是確保算法不僅能夠獨立于特定的平臺進(jìn)行工作，還能獨立于任何物理存儲器、速度或?qū)崟r限制工作。當(dāng)他們希望將設(shè)計轉(zhuǎn)給產(chǎn)品開發(fā)小組時，他們將提交書面規(guī)范或?qū)嶋H的C或M代碼，并請開發(fā)小組就具體的DSP目標(biāo)實施算法。

在產(chǎn)品開發(fā)方面，大多數(shù)DSP工作小組都使用集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，小組的目標(biāo)是使用書面的規(guī)范實施算法、測試算法，并在最終產(chǎn)品中進(jìn)行確認(rèn)，以保證其滿足系統(tǒng)的實時、速度、功率及內(nèi)存等限制條件。產(chǎn)品開發(fā)小組常常依靠手工方法從事上述任務(wù)，因為直接根據(jù)規(guī)范或算法測試向量進(jìn)行產(chǎn)品測試通常沒有便捷路徑可循。在遇到復(fù)雜系統(tǒng)時，手動轉(zhuǎn)換和確認(rèn)會延緩產(chǎn)品開發(fā)，影響產(chǎn)品的成功。

產(chǎn)品工程師為防止出現(xiàn)前后脫節(jié)而采取一些手工方法包括：

1. 手工復(fù)制并粘貼M文件測試向量(如100個值的陣列)至IDE的C代碼(或匯編)文件中。但是工程師必須注意，應(yīng)復(fù)制所有數(shù)據(jù)不能遺漏，還必須添加正確的語法以保證兼容性(如逗號、方括號、圓括號等);

2. 使用典型IDE中的“載入數(shù)據(jù)”命令手工從PC硬盤向DSP存儲器載入整個數(shù)據(jù)文件。工程師必須注意應(yīng)以人工方式或通過腳本(需要編寫并調(diào)試)對數(shù)據(jù)進(jìn)行重新格式化，以保證文件格式和隨后的語法能夠匹配;

3. 可使用IDE的文件I/O功能(如fscanf()功能)以便以自動方式像上面第二種方法一樣載入文件，但是有關(guān)文件格式與語法類型的問題仍然存在。傳統(tǒng)文件I/O帶來的另一大主要問題在于，工程師必須在DSP本身上面運行龐大而低效的C庫，這將導(dǎo)致代碼膨脹，不僅浪費內(nèi)存，還會拖慢DSP的速度，使其喪失實時工作性能;

4. 利用外部硬件生成信號作為系統(tǒng)的輸入(如音樂或正弦波)，以觀察系統(tǒng)是否能夠?qū)崟r響應(yīng)。與前面所說測試向量和數(shù)據(jù)已經(jīng)數(shù)字化的情況不同，這里的數(shù)據(jù)是模擬的，必須通過A/D轉(zhuǎn)換器，這就會帶來更多的錯誤和不一致性，因為它不再是純粹的數(shù)字信號，導(dǎo)致內(nèi)在的模擬失真。此外還會帶來額外的變量，造成更多不確定性，也使尋找問題根源更加困難重重。集成工具提高效率與生產(chǎn)率

集成度更高的開發(fā)流程能以更動態(tài)的方式自動執(zhí)行上述任務(wù)。

我們不妨給出一個真實情況的例子，即在