DSP原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1DSP原理原理 知識(shí)框架知識(shí)框架 DSP應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法及過(guò)程應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法及過(guò)程C54x匯編程序的編寫規(guī)范匯編程序的編寫規(guī)范 （4.1）C54x編輯、匯編、鏈接過(guò)程編輯、匯編、鏈接過(guò)程 （4.3 - 4.5）C54x匯編程序的結(jié)構(gòu)匯編程序的結(jié)構(gòu) （4.2）軟件仿真器軟件仿真器Simulator（4.6）匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（4.7 部分）部分）第1頁(yè)/共47頁(yè)4.0 DSP應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法及過(guò)程應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法及過(guò)程 數(shù)字信號(hào)處理的兩層工作：數(shù)字信號(hào)處理的兩層工作： 算法研究算法研究 - - 如何以最小的運(yùn)算量和存儲(chǔ)空間達(dá)成既定任務(wù)如何以最小的運(yùn)算量和存儲(chǔ)空間達(dá)成既定任

2、務(wù) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) - - 除除I/OI/O部分外，最核心的是算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)部分外，最核心的是算法的軟硬件實(shí)現(xiàn) 除乘加運(yùn)算外，卷積、除乘加運(yùn)算外，卷積、FFT等基本算法各有其特殊要求等基本算法各有其特殊要求。例如。例如FFT采用采用C語(yǔ)言時(shí)，倒序運(yùn)算的時(shí)間開銷占語(yǔ)言時(shí)，倒序運(yùn)算的時(shí)間開銷占1525%。 近年來(lái)，半導(dǎo)體成本大大降低，近年來(lái)，半導(dǎo)體成本大大降低，TI的的5代芯片價(jià)格低于代芯片價(jià)格低于10美元，與單片機(jī)相當(dāng)。美元，與單片機(jī)相當(dāng)。第2頁(yè)/共47頁(yè) 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 系統(tǒng)要求的描述系統(tǒng)要求的描述信號(hào)分析信號(hào)分析信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)資源分

3、析資源分析硬件結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試系統(tǒng)集成與測(cè)試系統(tǒng)集成與測(cè)試根據(jù)商業(yè)、科研對(duì)系統(tǒng)的要求，提出一組系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)指標(biāo)和說(shuō)明書，形成一些列技術(shù)文檔，作為開發(fā)依據(jù)。根據(jù)商業(yè)、科研對(duì)系統(tǒng)的要求，提出一組系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)指標(biāo)和說(shuō)明書，形成一些列技術(shù)文檔，作為開發(fā)依據(jù)。信號(hào)維數(shù)、頻率、帶寬、電平范圍、信噪比信號(hào)維數(shù)、頻率、帶寬、電平范圍、信噪比SNRSNR、數(shù)據(jù)吞吐率、實(shí)時(shí)性等、數(shù)據(jù)吞吐率、實(shí)時(shí)性等MatlabMatlab下算法的仿真正確、最簡(jiǎn)化、運(yùn)算復(fù)雜度最小、最適合硬件實(shí)現(xiàn)下算法的仿真正確、最簡(jiǎn)化、運(yùn)算復(fù)雜度最小、最適合硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)所需的數(shù)據(jù)吞吐率、存儲(chǔ)空間和對(duì)所需的

4、數(shù)據(jù)吞吐率、存儲(chǔ)空間和I/OI/O帶寬做合理分配帶寬做合理分配 包括對(duì)包括對(duì)DSPDSP芯片的選擇、對(duì)資源的配置、各模塊設(shè)計(jì)等；系統(tǒng)的軟硬件成本也是一個(gè)重要因素。芯片的選擇、對(duì)資源的配置、各模塊設(shè)計(jì)等；系統(tǒng)的軟硬件成本也是一個(gè)重要因素。 要求設(shè)計(jì)者對(duì)要求設(shè)計(jì)者對(duì)DSPDSP、FPGAFPGA等都有很好的了解。等都有很好的了解。 包括對(duì)系統(tǒng)軟件和信號(hào)處理軟件的設(shè)計(jì)。包括對(duì)系統(tǒng)軟件和信號(hào)處理軟件的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)軟件大多由系統(tǒng)軟件大多由VCVC等高級(jí)語(yǔ)言編寫，信號(hào)處理軟件最好用匯編編寫。等高級(jí)語(yǔ)言編寫，信號(hào)處理軟件最好用匯編編寫。 需要開發(fā)環(huán)境的支持。需要開發(fā)環(huán)境的支持。第3頁(yè)/共47頁(yè) TMS320

5、C54x的軟件開發(fā)過(guò)程的軟件開發(fā)過(guò)程第4頁(yè)/共47頁(yè) TMS320C54x提供兩種匯編語(yǔ)言：提供兩種匯編語(yǔ)言： C語(yǔ)言語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 匯編代碼可以是匯編代碼可以是.txt和和.doc文件。文件。 TMS320C54x提供兩種開發(fā)環(huán)境：提供兩種開發(fā)環(huán)境： 非集成開發(fā)環(huán)境非集成開發(fā)環(huán)境Simulator 集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境CCS第5頁(yè)/共47頁(yè)4.1 C54x匯編程序的編寫規(guī)范匯編程序的編寫規(guī)范 DSP匯編語(yǔ)言源程序包括：匯編語(yǔ)言源程序包括： 指令指令 - LD- LD、MVDKMVDK、MACMAC 偽指令偽指令 - .text .data .bss .end- .text .da

6、ta .bss .end等等 不生成代碼，但對(duì)匯編和鏈接有指示性作用不生成代碼，但對(duì)匯編和鏈接有指示性作用 宏命令宏命令 - - 具有獨(dú)立特殊功能，有開發(fā)者定義具有獨(dú)立特殊功能，有開發(fā)者定義 匯編句法格式：匯編句法格式：n 標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)： 助記符助記符 操作數(shù)操作數(shù) ；注釋；注釋 第6頁(yè)/共47頁(yè)1. 標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào) STACK LOOPS end2. 助記符助記符 指令用大寫：指令用大寫：MAC ADD 偽指令和宏指令用小寫：偽指令和宏指令用小寫：.bss .data3. 操作數(shù)操作數(shù) MAC *AR1, *AR2, A, B4. 注釋注釋 約定俗成：頭部用約定俗成：頭部用 * ，行末用，行末用 ;

7、第7頁(yè)/共47頁(yè)C54x的偽指令的偽指令 偽指令的具體功能有：偽指令的具體功能有： 將代碼和數(shù)據(jù)匯編進(jìn)指定的段將代碼和數(shù)據(jù)匯編進(jìn)指定的段 為未初始化的變量在存儲(chǔ)器中保留空間為未初始化的變量在存儲(chǔ)器中保留空間 控制清單文件是否產(chǎn)生控制清單文件是否產(chǎn)生 初始化存儲(chǔ)器初始化存儲(chǔ)器 匯編條件代碼塊匯編條件代碼塊 定義全局變量定義全局變量 為匯編器指定從中可以獲得宏的庫(kù)為匯編器指定從中可以獲得宏的庫(kù) 考察符號(hào)調(diào)試信息考察符號(hào)調(diào)試信息第8頁(yè)/共47頁(yè)常用匯編偽指令常用匯編偽指令第9頁(yè)/共47頁(yè) 段定義偽指令段定義偽指令 匯編器通過(guò)匯編器通過(guò)5條偽指令識(shí)別各功能部分：條偽指令識(shí)別各功能部分： （1）未初始化

8、段未初始化段 - 預(yù)留空間預(yù)留空間 .bss 定義變量區(qū)、數(shù)組等定義變量區(qū)、數(shù)組等 .bss x, 4 ; 為為x開辟開辟4個(gè)單元的數(shù)據(jù)空間個(gè)單元的數(shù)據(jù)空間 .usect 定義堆棧區(qū)定義堆棧區(qū) STACK .usect “STACK”, 10H 開辟開辟16個(gè)字單元作為堆棧區(qū)，段名個(gè)字單元作為堆棧區(qū)，段名STACK 第10頁(yè)/共47頁(yè) （2）已初始化段已初始化段 - 分配指令和數(shù)據(jù)分配指令和數(shù)據(jù) .text 其后緊跟程序中的指令正文，匯編后生成可執(zhí)其后緊跟程序中的指令正文，匯編后生成可執(zhí) 行代碼，存于程序存儲(chǔ)器區(qū)中。行代碼，存于程序存儲(chǔ)器區(qū)中。 . data 其后緊跟已初始化數(shù)據(jù)，有其后緊跟已

9、初始化數(shù)據(jù)，有int和和word兩種；兩種； . sect 自定義代碼和數(shù)據(jù)段；自定義代碼和數(shù)據(jù)段；第11頁(yè)/共47頁(yè)第12頁(yè)/共47頁(yè)第13頁(yè)/共47頁(yè)第14頁(yè)/共47頁(yè)C54x的宏指令的宏指令 自定義的一段獨(dú)立特殊功能代碼：自定義的一段獨(dú)立特殊功能代碼： add3 a, d, g, k add3 .macro x1, x2, x3, sum3 LD x1, A ; x1 A ADD x2, A ; A = x1+x2 ADD x3, A ; A = x1+x2+x3 STL A, sum3 ; .endm第15頁(yè)/共47頁(yè)4.3 C54x匯編程序的編輯、匯編與鏈接匯編程序的編輯、匯編與鏈接

10、 .asm源文件源文件.obj目標(biāo)文件目標(biāo)文件.out輸出文件輸出文件. cmd鏈接命鏈接命令文件令文件. lst列表文件列表文件. map存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器映像文件映像文件- - o- - m- - l第16頁(yè)/共47頁(yè) 段匯編器段匯編器 常用的匯編命令：常用的匯編命令： asm500 %1 s 1 x 第17頁(yè)/共47頁(yè) lnk500 ？.cmd 鏈接器鏈接器 COFF - 公共目標(biāo)文件格式公共目標(biāo)文件格式 Common Object File Format COFF采用代碼段和數(shù)據(jù)段的形式，以便于模塊化的編程，使編采用代碼段和數(shù)據(jù)段的形式，以便于模塊化的編程，使編程和管理更加方便。程和管理更加

11、方便。 連續(xù)占有存儲(chǔ)空間的代碼塊或數(shù)據(jù)塊簡(jiǎn)稱為段，是連續(xù)占有存儲(chǔ)空間的代碼塊或數(shù)據(jù)塊簡(jiǎn)稱為段，是COFF文件中文件中最重要的概念。最重要的概念。匯編器和鏈接器提供一些偽指令來(lái)建立和管理各種各匯編器和鏈接器提供一些偽指令來(lái)建立和管理各種各樣的段。樣的段。 COFF文件的三種格式：文件的三種格式： COFF0、 COFF1、 COFF2。第18頁(yè)/共47頁(yè) 所有所有COFF文件都包括三種形式的段：文件都包括三種形式的段： .text 文本段（指令代碼）文本段（指令代碼） .data 已初始化數(shù)據(jù)段已初始化數(shù)據(jù)段 .bss （為未初始化變量）保留空間段（為未初始化變量）保留空間段 段與目標(biāo)存儲(chǔ)器的對(duì)

12、應(yīng)關(guān)系段與目標(biāo)存儲(chǔ)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系 匯編器的任務(wù)匯編器的任務(wù)：在匯編過(guò)程中，根據(jù)匯編命令用適當(dāng)?shù)亩危涸趨R編過(guò)程中，根據(jù)匯編命令用適當(dāng)?shù)亩螌⒏鞑糠殖绦虼a和數(shù)據(jù)連在一起，構(gòu)成目標(biāo)文件。將各部分程序代碼和數(shù)據(jù)連在一起，構(gòu)成目標(biāo)文件。 鏈接器的任務(wù)鏈接器的任務(wù)：分配存儲(chǔ)單元，即將目標(biāo)文件中的段重新：分配存儲(chǔ)單元，即將目標(biāo)文件中的段重新定位到目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，這一過(guò)程稱為定位或分配定位到目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，這一過(guò)程稱為定位或分配。第19頁(yè)/共47頁(yè) 圖圖4-2 目標(biāo)文件中的段與目標(biāo)存儲(chǔ)器的關(guān)系目標(biāo)文件中的段與目標(biāo)存儲(chǔ)器的關(guān)系 編程時(shí)，段沒有絕對(duì)的定位，每個(gè)段都默認(rèn)從編程時(shí)，段沒有絕對(duì)的定位，每個(gè)段都默認(rèn)

13、從0 0地址開始。地址開始。 匯編器按匯編器按5條命令劃分匯編程序的各部分條命令劃分匯編程序的各部分： .bss .usect .text .data .sect第20頁(yè)/共47頁(yè) SPCSPC對(duì)段的處理對(duì)段的處理 第21頁(yè)/共47頁(yè).datacoeff .word 044h,055h,066h.bss buffer，8prt .word 0456h第22頁(yè)/共47頁(yè).textadd： LD 0Dh，Aaloop： SUB #1， ABC aloop，AGEQ.dataivals .word 0CCh，0DDh，0EEhvar2 .usect “newvars”，2inbuf .usect “

14、newvars”，8第23頁(yè)/共47頁(yè).textmpy： LD 0Ah，Bmloop MPY #0Ah，BBC mloop，BNOV.sect “vectors”.word 044h，088h源程序的行號(hào)源程序的行號(hào) 段程序段程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器目標(biāo)目標(biāo)代碼代碼匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言源程序源程序第24頁(yè)/共47頁(yè)生成的目標(biāo)代碼生成的目標(biāo)代碼無(wú)意義的行不計(jì)入目標(biāo)代碼，如第無(wú)意義的行不計(jì)入目標(biāo)代碼，如第2 24 4行行第25頁(yè)/共47頁(yè) 鏈接器鏈接器 功能：對(duì)程序定位（功能：對(duì)程序定位（到存儲(chǔ)器中到存儲(chǔ)器中），是一種相對(duì)的定位方式），是一種相對(duì)的定位方式 程序的三種定位方式：程序的三種定位方式： 單片機(jī)單片

15、機(jī) - - 編譯時(shí)定位（手工配置硬件資源）編譯時(shí)定位（手工配置硬件資源） DSP - DSP - 鏈接時(shí)定位（軟硬件開發(fā)可分離）鏈接時(shí)定位（軟硬件開發(fā)可分離） PCPC機(jī)機(jī) - - 加載時(shí)定位（依賴操作系統(tǒng)）加載時(shí)定位（依賴操作系統(tǒng)） 第26頁(yè)/共47頁(yè)默認(rèn)的存儲(chǔ)器分配默認(rèn)的存儲(chǔ)器分配第27頁(yè)/共47頁(yè)File1.obj.text1.data1.bss1table_1 (初始化的命名段)u_vars1 (未初始化的命名段)File2.obj.text2.data2.bss2table_2 (初始化的命名段)u_vars2 (未初始化的命名段)FFT(初始化的命名段)程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

16、器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器第28頁(yè)/共47頁(yè) a a. .obj b.obj /obj b.obj /* * 輸入文件名輸入文件名 * */ / -o prog.out / -o prog.out /* *指定輸出文件的選項(xiàng)指定輸出文件的選項(xiàng)* */ / - -m prog.map /m prog.map /* *指定指定mapmap文件的選項(xiàng)文件的選項(xiàng)* */ / MEMORYMEMORY / /* *MEMORY MEMORY 偽指令偽指令* */ / PAGE 0 PAGE 0： ROM ROM：origin=1000h, length=0100horigin=1000h, length=0100h

17、PAGE 1 PAGE 1： RAM RAM：origin=0100h, length=0100h origin=0100h, length=0100h SECTIONSSECTIONS / /* *SECTIONSSECTIONS偽指令偽指令* */ / . .text : ROM text : ROM . .data : ROM data : ROM . .bss : RAM bss : RAM 第29頁(yè)/共47頁(yè)第30頁(yè)/共47頁(yè)第31頁(yè)/共47頁(yè)4.4 C54x匯編程序的基本結(jié)構(gòu)匯編程序的基本結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu) 子程序結(jié)構(gòu)子程序結(jié)構(gòu)第32頁(yè)/共47

18、頁(yè)4.4.1 4.4.1 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu) 例例1 z = (x+y) - w * * ex41.asm z = (x+y) * - w * * .title “ex41.asm” .mmregs STACK .usect “STACK”, 10H .bss x, 1 .bss y, 1 .bss w, 1 .bss z, 1 .def start 注釋文檔注釋文檔正式標(biāo)題聲明正式標(biāo)題聲明使用使用MMRMMR寄存器寄存器開辟開辟1616個(gè)單元格的堆棧個(gè)單元格的堆棧x0060Hy0061Hw0062Hz0063H第33頁(yè)/共47頁(yè) .data table: .word 6, 7, 9 .text

19、 start: STM #0, SWWSR ; 零等待狀態(tài)零等待狀態(tài) STM #STACK+10H, SP; STM #x, AR1 RPT #2 MVPD table, *AR1+ LD x, A ADD y, A LD A, 3 SUB w, A初始化賦值（在程序空間）：初始化賦值（在程序空間）： x 6 , y 7, w 9 x 6 , y 7, w 9SP SP 棧底棧底0060 0060 AR1AR1重復(fù)重復(fù)3 3次數(shù)據(jù)傳送：次數(shù)據(jù)傳送： 6 6 x, 7 y 9 9 (x + y)3 - w (x + y)0第37頁(yè)/共47頁(yè)4.4.3 4.4.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu) 例例3 .ti

20、tle “ex43.asm” .mmregs STACK .usect “STACK”, 10H .bss a, 4 .bss x, 4 .def start .data table: .word 1, 2, 3, 4 .word 8, 6, 9, 71,2,3,4|iiiMax a x第38頁(yè)/共47頁(yè) .text start: STM #0, SWWSR ; STM #STACK+10H, SP; STM #a, AR1 RPT #7 ; 降低時(shí)間開銷降低時(shí)間開銷 MVPD table, *AR1+ STM #a, AR1 STM #x, AR2 STM #2, AR3 LD *AR1+,

21、 T MPY *AR2+, A loop1: LD *AR1+, T MPY *AR2+, B MAX A BANZ loop1, *AR3-(AR3)!=0(AR3)=0第39頁(yè)/共47頁(yè) STL A, z end: B end .end 注意：注意：循環(huán)體的設(shè)計(jì)，尤其是找出循環(huán)規(guī)律，設(shè)計(jì)循循環(huán)體的設(shè)計(jì)，尤其是找出循環(huán)規(guī)律，設(shè)計(jì)循環(huán)控制條件是循環(huán)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。環(huán)控制條件是循環(huán)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。第40頁(yè)/共47頁(yè)4.4.4 4.4.4 子程序結(jié)構(gòu)子程序結(jié)構(gòu) 例例4 .title “ex44.asm” .mmregs STACK .usect “STACK”, 10H .bss x, 4 .bs

22、s a, 4 .bss y, 1 .def start .data table: .word 1*32768/10; ? .word 2*32768/104iii=1y = a x第41頁(yè)/共47頁(yè) .word -3*32768/10 .word 4*32768/10 .word 8*32768/10 .word 6*32768/10 .word -4*32768/10 .word -2*32768/10 .text start: STM #0, SWWSR SSBX FRCT STM #STACK+10H, SP STM #x, AR1 RPT #7 MVPD table, *AR1+第42頁(yè)/共47頁(yè) CALL SUM end: B end SUM: STM #x, AR2 STM #a, AR3 RPTZ A, #3 MAC *A