基于LabVIEW的DSP設計

1 引言
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) 是美國NI公司的創新軟件產品，也是目前應用最廣泛、發展最快、功能最強的圖形化軟件開發環境。LabVIEW DSP模塊，它包含了用于設計、實現和分析DSP算法的系統工具。它將LabVIEW圖形化開發環境擴展至嵌入式信號處理應用程序設計，提供了一個易于使用的、現成的方法來學習信號處理技術，使得DSP開發者擁有了一個圖形化和系統級的設計開發選擇。隨著我們的設備在性能和復雜度方面的提升，圖形化和系統級的設計和開發工具的作用起到越來越重要的作用。

　　本文以TMS320C6713EVM開發板為硬件平臺，利用LabVIEW DSP模塊和LabVIEW DSP Test Toolkit for TI DSP工具包實現LabVIEW與DSP的整合，完成了基于TMS320C6713EVM硬件平臺的自適應濾波器系統辨識應用的設計。

　　2 DSP在虛擬儀器設計中的應用

　　數字信號處理是一門極其重要的學科和技術領域，在眾多領域得到了廣泛的應用。DSP（數字信號處理器）與在嵌入式系統中常用的其它微處理器（如單片機、通用處理器）相比，DSP強大的數據處理能力和高速的數據吞吐率使其在圖像處理、語音處理等方面的性能遠遠優于其它微處理器。同時，隨著超大規模集成電路的發展，生產成本進一步降低，DSP解決方案在嵌入式圖像、語音處理這樣的數字信號處理典型應用中已成為工程師的首選。

　　虛擬儀器在很多情況下采用上位機實現，微機也可以進行數字處理，并且微機可以直接采用浮點運算，其運算精度也可以做得很高。但是與用微機實現虛擬儀器相比，采用DSP芯片實現虛擬儀器具有以下優點：（1）DSP芯片特有的存儲及總線結構可以保證在一個機器周期內多次訪問程序空間和數據空間及在一個指令周期內同時進行運算，滿足了數字信號處理中的并行運算要求；（2）在數據采集和輸出時，都要用到A/D和D/A，其刷新是通過定時器來完成的，DSP芯片內置在片定時器，用戶可以通過控制程序對定時器進行精確的設置，從而實現精確定時和采樣處理，這在上位機實現中是做不到的。

　　通常作為虛擬儀器硬件部分的數據采集卡所完成的僅僅是采集數據和傳輸數據，而虛擬儀器中最耗時最復雜的數據分析處理卻留給計算機的CPU去完成，從而導致了虛擬儀器實時性和精確性的不足。DSP可以從數據采集到數據處理再到數據的傳輸，把數據分析處理的工作留給DSP來完成，那么計算機的工作就僅僅是完成數據的簡單整理、顯示、存儲和輸出，這樣很好地彌補了以往虛擬儀器速度和精度方面的不足。

　　此外，當系統運行在Windows等多任務操作系統時，特別是在處理如FFT等大容量、高精度的運算時，CPU資源會造成嚴重不足，這給虛擬儀器的應用帶來一定的不便。虛擬儀器能借助DSP處理系統，將采集來的數據在DSP中進行預處理，然后再將數據傳遞給軟件部分，這樣不但沒有增加系統的負擔，而且可以讓系統用更多的時間來處理其他事情。因此，把DSP技術有機地應用到虛擬儀器中是虛擬儀器設計的一個重要發展方向。

　　3 基于LabVIEW 的DSP系統級設計

　　3.1 LabVIEW DSP模塊

　　LabVIEW DSP模塊是一個全功能可視化數字信號處理器算法和系統的設計、實現與分析的工具。該模塊與LabVIEW集成，功能強大，可生成專為DSP優化的應用程序，是DSP開發的新思路。其特點有如下：

　?。?）將LabVIEW核心性能擴展至可直接利用信號處理函數和編程組件對NI SPEEDY-33、TI C6416 DSK、TI C6713 DSK以及TI C6711 DSK進行編程，無需單獨的DSP編譯器，且不必重寫代碼即可在支持的DSP目標之間切換，具有多DSP目標的代碼移植性。

　　（2）全面支持Express VI功能，具有圖形化和系統級的選擇對DSP設備進行編程，具有面向未來設計的代碼模塊性和獨立應用開發能力等。

　?。?）可更快地減少反復的設計周期和總體的開發時間，并且在實時地對目前的DSP硬件作出改變的同時馬上顯示結果。

　　（4）具有易于訪問DSP目標的模擬和數字I/O線以及滿足實時交互需要的交互式GUI，可以建立實時的應用程序。

　　同時，LabVIEW DSP模塊集成了最新的NI LabVIEW數字濾波器設計工具包，可以將使用LabVIEW設計的濾波器下載至TI和NI DSP硬件設備。LabVIEW DSP模塊非常適合通信、自定義控制算法、數字和最小方均根（LMS）濾波以及音頻處理和分析等領域的應用。