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将可视化开发和复杂算法扩展到新应用

2011-02-15 16:33:56 来源:ADI公司

关键词:ADI,DSPMCUBlackfin

直到最近,在许多应用中系统设计者还必须在代码性能与开发速度之间做出选择。虽然可视化编程工具加快并简化了代码的开发,但在许多情况下,仍然得借助低级工具才能实现最终应用所需的性价比。此外还必须在DSP(数字信号处理器)与MCU(微控制器)之间做出选择。

ADI公司的Blackfin处理器填补了这一空白,它能够以较低的价格为融合数字信号和控制处理应用提供高处理性能。同时完善的开发工具、应用和第三方支持体系,使ADI Blackfin处理器在设计人员当中赢得广泛的人气。

ADI公司全新Blackfin BF50x系列处理器针对各种注重性价比的应用进行了优化,包括以前采用高端(32/64位)MCU的应用。面临DSP和/或MCU选择的系统设计人员,可以利用Blackfin BF50x处理器运行复杂算法,并执行实现设计目标所需的系统控制任务,而无需增加处理器成本。Blackfin处理器性能裕量充裕,设计人员不必是DSP编程专家也能充分运用其性能优势。

利用可视化编程降低开发复杂度

可视化编程工具为系统设计人员提供了一个抽象设计界面,它在后台生成低级代码,因而不要求设计人员具备专门的DSP编程经验。内置的抽象概念能以更高效的方式表达设计对象,使设计人员不再受通用语言所要求的严格建模类型指南束缚。

使用汇编或C等基于文本的传统语言进行DSP编程时,需花费大量时间执行一些需要多个步骤才能完成细微变动的任务。可视化编程工具则可以缩短重复设计周期和整体开发时间。基于模型的商业编程产品也可以为ADI公司的VisualDSP++集成开发与调试环境(IDDE)提供支持,确保从可执行规范、仿真设计、嵌入式代码生成、调试到代码验证的端到端开发简单易行。这些能力的集成有助于减少或消除与手工编写代码产生的相关错误,并且可以整合系统级测试基准能力,而不需要一套不同的软件验证工具。

开发高效算法

与微控制器或较低性能的器件相比,DSP性能越高,则它在一定的时间内能运行的算法周期数量越多,并且能处理更复杂的算法。Blackfin BF50x的优异性能和足够大的片内存储器(4 MB可执行闪存),使设计人员能够运用更先进的算法来实现更强大的系统功能和更高精度。

例如,对于太阳能逆变器应用,复杂算法支持逆变器将变化不定的直流输出转换为“干净”的电流,以及对住宅和城市光伏(PV)电池阵列产生并流入商用电网和/或本地电网的电流进行调整。最大功率点跟踪(MPPT)算法可以最大程度地提取单个和/或串联太阳能面板所产生的能量,设计人员通常采用多种MPPT算法,以适应各种环境因素。Blackfin BF50x处理器的出色信号处理性能足以应对复杂的MPPT算法,确保变换器应用实现超高能效,而价格相当、性能较低的处理器和MCU则难以胜任。

对于电机控制应用,处理复杂算法的能力可确保根据系统行为的实时变化实行动态控制,以获得更平稳的操作特性、降低功耗。若采用无传感器磁场定向控制(FOC)算法,则可以对永磁体同步电机(PMSM)实施变速控制,从而提高能效,并且电机内无需速度和位置传感器(无传感器矢量控制)。设计人员利用高级建模算法可以精确判定转轴位置和转速,而无需使用位置/速度传感器,这样系统尺寸更小,成本更低,可靠性则更高。

算法优化与可视化编程完美结合

借助可视化编程工具,可以轻松开发、操作和验证上述无传感器FOC算法。矢量、标量和矩阵等变量已进行相关定义处理,无需算法开发人员声明变量或创建迭代循环来实现这类操作。可视化编程工具通常管理大量自动运算的数学函数,使设计人员得以专注于高级无传感器FOC算法,而不是重新实现正弦或余弦磁通量运算。这些工具支持分层设计,设计人员可以采用结构化方式直观表示复杂函数,便于其它设计成员理解。此外,这些工具还提供可视化选项,包括二维/三维绘图以及动画图形。

这些自动设计功能并不妨碍设计人员操控低级代码,或者将现有代码导入可视化编程环境。许多设计人员都会维护并重复使用高度优化的手工编写算法,因此大多数可视化编程环境支持集成并持续改进现有C代码。这样,可视化软件工具便为设计人员提供了一个灵活、统一的开发环境,设计人员可以通过它调整和重复使用代码,并将设计导入多种平台。所有这些均有助于缩短后续设计项目的开发周期。

开发过程更加灵活快捷

ADI公司的16/32位定点Blackfin数字信号处理器专门针对当今嵌入式工业、汽车、音频、视频和消费电子应用的计算需求和功率限制而设计。Blackfin处理器利用RISC编程模型提供高性能和高效率,兼具高级信号处理功能与通用微控制器易于使用的特点。这种处理特性组合使Blackfin处理器在信号处理应用与控制处理应用中同样表现出色,许多情况下无需单独的异构处理器。因此,软硬件设计任务得以大大简化。

最新一代Blackfin BF50x处理器于2010年发布,处理性能最高可达400 MHz,而价格则与时钟速度为150-200 MHz的产品相当。因此,高性能数字信号处理得以扩展到更广泛的应用中,其中许多应用以前要求设计人员用手工优化的C代码,甚至汇编代码来实现算法,以便在性能受限的处理器或MCU上运行应用程序。

凭借Blackfin BF50x的性能裕量,设计人员可以利用高级可视化编程软件,从而缩短开发周期、降低设计复杂度。这些编程工具简单易用,便于设计人员先评估概念,开发并验证算法,规划并行、确定性的任务,以及实时调整参数,然后才开始实现硬件原型。由于能够通过用户友好的可视化编程工具来灵活地建模、仿真和部署系统,设计团队便能充分运用各种资源,以加速产品上市。

开发和支持体系

ADI公司的软硬件开发工具旨在为工程师提供更简便、更可靠的方法来开发和优化系统,简化产品开发过程,加速产品上市。Blackfin处理器系列支持设计人员所熟悉的开发工具,包括VisualDSP++集成开发与调试环境(IDDE),以及EZ-Kit Lite评估与应用原型制作平台。此外,庞大的第三方软件支持网络也有助于开发人员针对工业市场设计更智能化、效率更高的解决方案。

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