用C語(yǔ)言開發(fā)DSP系統(tǒng)的全過程

1、摘要 : 目前很多嵌入式系統(tǒng)以 DSP 為核心構(gòu)建，但是，采用匯編語(yǔ)言開發(fā) DSP 系統(tǒng)存在開 發(fā)難度大、 開發(fā)周期長(zhǎng)、 維護(hù)性差等缺點(diǎn)， 應(yīng)用 C 語(yǔ)言開發(fā) DSP 系統(tǒng)是廣大嵌入式開發(fā)者 的迫切要求。有關(guān)單片機(jī)的 C 語(yǔ)言開發(fā)有相當(dāng)多的資料可以參考，而 DSP 系統(tǒng)的 C 語(yǔ)言 開發(fā)卻很少見。本文以 TI 公司的 DSP 器件 TMS320F24X 系列為例，講述怎樣用 C 語(yǔ)言 開發(fā)一個(gè)完整的 DSP 嵌入式系統(tǒng)。大家在開發(fā)嵌入式產(chǎn)品時(shí)首先會(huì)想到用控制器的匯編語(yǔ)言編寫* 程序，主要原因是：一、匯編語(yǔ)言生成的程序?qū)?yīng)的二進(jìn)制代碼少，程序執(zhí)行要比高級(jí)語(yǔ)言生成的程序快。二、控制器剛問世時(shí)，沒有

2、相應(yīng)的高級(jí)語(yǔ)言可供使用。三、存儲(chǔ)器的價(jià)格問題和尋址空間的限制。 以上所述問題目前都基本上解決了，在這就不闡述了。實(shí)際情況是：在單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)者開始使用 C 語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)了。大家發(fā)現(xiàn)用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)嵌入式產(chǎn)品是如此 輕松，并且 C 語(yǔ)言程序編譯后的二進(jìn)制代碼也非常短小精練。目前使用最多的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）是美國(guó)TI公司的TMS320家族，而工業(yè)控制上用的最多的又是 TMS320F2XX 系列， TI 公司為每一個(gè) DSP 芯片提供了匯編語(yǔ)言和 C語(yǔ)言供開發(fā)者選用，本人一直使用C語(yǔ)言進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，而目前很少見到這方面的介紹，所以特撰此文以 TMS320F240 為例，向各位同行推薦用

3、C 語(yǔ)言開發(fā) DSP 嵌入式系統(tǒng)。1、DSP 的 C 語(yǔ)言的特殊性大家在使用 51 系列 C 語(yǔ)言時(shí)已經(jīng)注意到，控制器的 C 語(yǔ)言和 PC 機(jī)上使用的 C 有 一個(gè)顯著的特點(diǎn)：經(jīng)常要對(duì)硬件操作，程序中有大量針對(duì)控制器內(nèi)部資源進(jìn)行操作的語(yǔ)句。 所以，開發(fā)者要明白怎樣用 C 語(yǔ)言來操縱控制器的內(nèi)部資源，既怎樣用 C 語(yǔ)句操作寄存器 和內(nèi)部存儲(chǔ)器等。舉個(gè)例子，在51匯編中我們寫 MOV A，#20H，匯編程序能夠識(shí)別 A是指累加器，而在 51 C程序中我們寫 ACC=32 ；，編譯器能夠識(shí)別 ACC是指累加器而不是一般的變量。即每一 個(gè)寄存器都有一個(gè)專有名字供開發(fā)者使用，它們定義在一個(gè)頭文件reg5

4、1.h 中，程序員只需在程序的開始部分用 #inelude “ reg51.h”語(yǔ)句將該文件包含進(jìn)來即可。注意：這些寄存器的 名字不能用做變量名。同樣， 在 TMS320F240 的 C 語(yǔ)言中也有一個(gè)頭文件 C240.H 定義各個(gè)寄存器的名稱， 這里摘 錄幾條語(yǔ)句進(jìn)行介紹。比如： #define IMR （PORT）0x0004 ）#define XINT1_CR （ PORT） 0x07070）IMR 、 XINT1_CR 就對(duì)應(yīng)兩個(gè)寄存器，實(shí)際是寄存器的地址，用高級(jí)語(yǔ)言的說法是指針。我們也在程序的開始部分用 #inelude “ c240.h”語(yǔ)句將該文件包含進(jìn)來。這樣，在DSP的C語(yǔ)言

5、中使用它們只需在前面加一個(gè)星號(hào)（ * ），例如，*IMR=0X1010 ； /*將16進(jìn)制數(shù)1010H賦給IMR寄存器 */*XINT1_CR=0X0A0B0 ； /* 將 16 進(jìn)制數(shù) AOBOH 賦給 XINT1_CR 寄存器 */開發(fā)者最好將 c240.h 這個(gè)文件打印出來，弄清楚各個(gè)寄存器的定義名稱。至于不涉及硬件的語(yǔ)法和 ANSI 語(yǔ)法一樣，需要注意的是，有些 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)中的函數(shù)在 DSP 的編 譯器中不提供，讀者可以參考 DSP 編譯器的 C 語(yǔ)言手冊(cè)。搞清楚了這些特殊性，由匯編語(yǔ) 言轉(zhuǎn)到 C 語(yǔ)言開發(fā)是很容易的事，當(dāng)然，沒有匯編語(yǔ)言編程基礎(chǔ)的人同樣可以用C 語(yǔ)言開發(fā) DSP

6、應(yīng)用系統(tǒng)。有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的 C 語(yǔ)言編程可參考單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 2001 年 1 到 6 期上馬忠梅的“嵌入式 C編程技術(shù)”，本文不做討論。下面只針對(duì)以 TMS320F240芯片為處 理器的嵌入式 C 語(yǔ)言編程進(jìn)行闡述，希望能夠指導(dǎo)讀者進(jìn)行具體操作。2、TMS320F240 芯片的 C 語(yǔ)言開發(fā)過程 簡(jiǎn)單地說，整個(gè)過程包括以下五個(gè)步驟：編輯 C 語(yǔ)言源程序編譯源程序（注意編譯參數(shù)） 鏈接目標(biāo)文件（注意用 CMD 文件） 在線仿真固化程序 下面分別進(jìn)行闡述。一 源程序的編輯可以用任何一個(gè)編輯器書寫源程序，如EDIT、NOTEPAD等，最后以.C為后綴存盤。源代碼可以寫在一個(gè) C 文件中，也

7、可寫在多個(gè) C 文件中，有些預(yù)定義變量和函數(shù)原型聲明 可以集中放在一個(gè)頭文件中。注意事項(xiàng)：不要忘記在C程序的前面用#inelude “ c240.h”將寄存器定義文件包括進(jìn)來。源程序的編譯源程序編輯好后可以用 DSPCL 編譯程序進(jìn)行編譯，生成 OBJ 文件。 使用格式： DSPCL 源文件名 參數(shù)例如：DSPCL EX1.C V2XX GK MN常用參數(shù)的意義：V2XX ：表示 C 編譯器選擇處理器 2XX 系列GK :保留編譯生成的匯編文件（.ASM文件）MN ：進(jìn)行正常優(yōu)化其他參數(shù)請(qǐng)參考 DSP 編譯器的手冊(cè)。如果有多個(gè)源文件，分別編譯。每一個(gè)源文件經(jīng)編譯 后產(chǎn)生一個(gè) OBJ 文件和 A

8、SM 文件。三 目標(biāo)文件的鏈接（一）TI 公司的 COFF 文件格式TI 公司新的匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件采用 COFF 的目標(biāo)文件格式 （ Common Object File Format ）采用 COFF 格式有利于模塊化編程，為管理代碼段和目標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)器提 供更加強(qiáng)有力和靈活的方法?；?COFF 格式編寫匯編程序或 C 語(yǔ)言程序時(shí)，不必為程序 代碼和變量指定目標(biāo)地址，為程序編寫和程序移植提供了極大的方便。COFF 格式的基本思想是：鼓勵(lì)程序員在用匯編語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言編程時(shí)運(yùn)用代碼塊和 數(shù)據(jù)塊的概念。這種塊稱為 SECTION ，是目標(biāo)文件中的最小單位。所有的塊分為兩大類： 已初始

9、化塊和未初始化塊， 已初始化塊包含程序代碼和數(shù)據(jù)， 未初始化塊是為未初始化的數(shù) 據(jù)在存儲(chǔ)器中的保留塊。 C 編譯器對(duì) C 程序編譯后產(chǎn)生已初始化塊和未初始化塊，已初始 化塊如 .text 塊、 .const 塊、 .cinit 塊 ；未初始化塊如 .bss 塊。舉個(gè)例子，當(dāng)程序員用C語(yǔ)句float data100;定義一個(gè)數(shù)組時(shí)不需要指定這100個(gè)數(shù)組元素的具體位置，編譯器會(huì)在數(shù)據(jù)區(qū)預(yù)留所需空間，到鏈接時(shí)鏈接器會(huì)具體定位。（二）鏈接器對(duì)塊的處理鏈接器對(duì)塊的處理有兩個(gè)功能： 其一， 將 COFF 目標(biāo)文件中的塊用來建立程序塊和數(shù) 據(jù)塊，并將這些塊組合成可以被 DSP 芯片執(zhí)行的 COFF 輸出模

10、塊;其二，鏈接器為輸出塊 指定存儲(chǔ)位置。鏈接器提供兩個(gè)命令實(shí)現(xiàn)上述功能： MEMORY 和 SECTIONS 。 MEMORY 命令定義 目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器， 程序員可以定義每一塊存儲(chǔ)器并指定起始地址和長(zhǎng)度； SECTIONS 命令 用來定義輸入塊的組合和輸出塊在存儲(chǔ)器中的存放位置。若不用 MEMORY 和 SECTIONS 命令，鏈接器采用缺省的分配算法；推薦使用這兩個(gè)命令，但要注意這兩個(gè)命令在 CMD 文 件（鏈接器命令文件）中使用。下面分析一個(gè) TMS320F240 芯片的典型 CMD 文件。（假設(shè)文件名 EX1.CMD ）1、 CMD 文件的構(gòu)成及其詳細(xì)解釋BOOT.OBJ /* F24

11、0 的中斷矢量表，參見后面的說明 */EX1.OBJ /* 源程序編譯后對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件 */* 若程序有多個(gè)目標(biāo)文件，一塊寫在這里 */-STACK 0X400 /* 設(shè)定系統(tǒng)堆棧 */-C /* ROM 初始化 */-O EX1.OUT /* 輸出的文件名 */-M EX1.MAP /* 輸出映像文件名 */-L RTS2XX.LIB /* 鏈入 RTS2XX.LIB 庫(kù) */MEMORY /*MEMORY 命令規(guī)定系統(tǒng)的存儲(chǔ)器配置 */PAGE 0：ROM0：origin=0000h ，length=003fh /* FLASH ROM */PAGE 0：ROM1：origin=0040h

12、 ，length=0200h /*FLASH ROM */PAGE 0：ROM2：origin=0240h ，length=3000h /* FLASH ROM */PAGE 1：RAM_B2： origin=0060h，length=0020h /* 內(nèi)部 RAM B2 */PAGE 1：RAM_B1： origin=0300h，length=0100h /* 內(nèi)部 RAM B1 */PAGE 1：RAM_B0： origin=0100h，length=0100h /* 內(nèi)部 RAM B0 */PAGE 1：RAM_EX： origin=0d000h ，length=2800h /* 外部擴(kuò)

13、展 RAM */SECTIONS /* SECTIONS 命令規(guī)定了程序中塊的具體分配方法 */ .vectors： load=ROM0 /* 規(guī)定矢量表的存放位置 */.cinit ： load=ROM1 /* C 初始化表的存放位置 */ .text： load=ROM2 /* 系統(tǒng)程序的存放位置 */.bss load=RAM_B0 /* 未初始化數(shù)據(jù)的存放位置 */.const load=RAM_B1 /* 已初始化數(shù)據(jù)的存放位置 */2、 TMS320F240 鏈接時(shí)所需的中斷矢量表文件和具體匯編后TMS320F240 的目標(biāo)文件在鏈接時(shí)要用到中斷矢量表， 中斷矢量表用匯編語(yǔ)言編寫，

14、 的 DSP 芯片有關(guān)，假設(shè) TMS320F240 的中斷矢量表對(duì)應(yīng)的匯編程序?yàn)?BOOT.ASM ， 的文件名為 BOOT.OBJ 。下面是一個(gè)典型的矢量表文件(假設(shè)程序名為 BOOT.ASM )。.port /* 定義中斷函數(shù)的名字 */ .globl _c_int0 /* 中斷 0 對(duì)應(yīng)的函數(shù)名 */.globl _c_int1 /* 中斷 1 對(duì)應(yīng)的函數(shù)名 ，以下語(yǔ)句的意義相同 */.globl _c_int2 /* 可以將中斷函數(shù)名看作中斷入口地址 */ .globl _c_int3 /* 矢量表的存放不需程序員干預(yù) */ .globl _c_int4 .globl _c_int5.

15、globl _c_int6 .globl _c_int7 .globl _c_int8.sect .vectors” /*用.sect命令自定義一個(gè)塊，用于存放中斷矢量表*/RSVECT B _c_int0 /* 中斷 0 發(fā)生后，程序的跳轉(zhuǎn)目的地址 */INT1 B _c_int1 /*中斷1發(fā)生后，則跳到c_int1 ()函數(shù)處*/INT2 B _c_int2 /* 意義同上，下同 */INT3 B _c_int3INT4 B _c_int4INT5 B _c_int5INT6 B _c_int6用匯編器匯編該程序，命令形式：DSPA BOOT.ASM - V2XX生成BOOT.OBJ文件

16、供鏈接 器使用。這樣，我們就可以按如下形式在 C 源程序中編寫中斷函數(shù)： void c_intx （） /* x 為 1 8 中之一 */ 中斷程序的 C 語(yǔ)句系列； 注意事項(xiàng)： c_int0（） 是系統(tǒng)入口函數(shù)，用戶不能編寫。 經(jīng)過上面對(duì)命令文件（ CMD 文件）和中斷矢量表的介紹，接下來可以鏈接命令文件來生成 所需要的 OUT 文件供 DSP 芯片執(zhí)行或進(jìn)行軟仿真。命令形式： DSPLNK CMD 文件名 例如： DSPLNK EX1.CMD 另一種情況是，不使用 CMD 文件，使用缺省配置，簡(jiǎn)單介紹如下： 命令形式： DSPLNK OBJ 文件名 參數(shù)例女口 DSPLNK EX1.0BJ

17、 BOOT.OBJ - O XX1.OUT - M XX1.MAP 以上三步可以用下圖描述：四 程序的仿真EMURST 仿真器復(fù)位命令EMU2XXW EX1.OUT 載入COFF格式的二進(jìn)制代碼仿真運(yùn)行，有關(guān)調(diào)試器的使用限于篇幅在此就不做討論了。五 程序的固化程序仿真運(yùn)行正確后，需要固化到 FLASH ROM 中， TMS320F240 內(nèi)部有 16K 字的 FLASH ROM可以用來固化程序，而不需要外擴(kuò)EPROM （程序不大于16K字的情況下）。TI 公司提供有固化程序的軟件，可以通過仿真器經(jīng) JTAG 口將程序?qū)懭胄酒瑑?nèi)。目 前發(fā)展了一種新的固化技術(shù)，可以通過串口寫入 DSP 芯片，特別

18、適合于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。下面介 紹通過 JTAG 口的固化方法。首先用 EMURST 命令復(fù)位調(diào)試器，然后執(zhí)行下面三個(gè)批處理文件。第一步，執(zhí)行 BC0.BAT 批處理文件，將 FLASH ROM 清除（ CLEAR ），使全為 0。第二步，執(zhí)行 BEO.BAT批處理文件，將 FLASH ROM 擦除（ERASE）,使全為1。以上兩步不需要修改軟件包中自帶的這兩個(gè)BAT文件。第三步，執(zhí)行 BP16K.BAT 批處理文件，將自己的 OUT文件寫入到 DSP內(nèi)部的FROM中。 執(zhí)行這一步之前，要先修改BP16K.BAT，將待寫入的OUT文件替換成自己的 OUT文件，下面看一下這個(gè)批處理文件。假設(shè)軟件包的安裝

19、目錄為C: DSP，該目錄下有一個(gè)子目錄SRC。prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpx.out 要寫入的 OUT 文件如果要將EX1。OUT寫入到DSP的FLASH中，則執(zhí)行下面的命令：prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpX.out c:dspEX1.out經(jīng)過以上步驟既完成了程序固化，可以將系統(tǒng)放到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)了。注意：固化程序時(shí),CPU的一定要工作在 20MHz的頻率下。在SRC子目錄下有一個(gè)配置文件C240_CFG.I文件，讀者可以根據(jù)程序說明并結(jié)合自己系統(tǒng)的外部晶振頻率將CPU的工作頻率設(shè)為20MHz （寫

20、入時(shí)的頻率）。結(jié)論本文以TMS320F240的開發(fā)為例，介紹了怎樣用C語(yǔ)言開發(fā)DSP系統(tǒng)的全過程，希望對(duì)讀者會(huì)有所啟發(fā)和幫助。有關(guān)怎樣用C語(yǔ)言編程使用 TMS320F240內(nèi)部其他資源（如：定時(shí)/比較器、ADC、SCI、SPI、中斷器）和怎樣擴(kuò)展 DSP的外圍電路等編程技術(shù)見后面的敘述。本文來自：DZ3W.COM 原文網(wǎng)址：直到接觸到DSP，由于使用TI的庫(kù)文件例程的緣故，對(duì)結(jié)構(gòu)體，聯(lián)合體等有了進(jìn)一步的了 解，也對(duì)一個(gè)工程變量的使用有了更深的認(rèn)識(shí)。下面對(duì)談?wù)剬?duì)DSP C剛?cè)腴T者的一些建議：DSP程序的定位配置一一 CMD文件，要求熟悉DSP的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。這一部分對(duì)接觸硬件多 一些的新手很容易，其實(shí)也就是配置一般的C語(yǔ)言編譯器的一部分，比如AVR單片機(jī)的頭文件，cpu選擇等在DSP中就是這一部分完成。另外還要注意TI例程中對(duì)加密位，看門狗的處理。當(dāng)然是C語(yǔ)言的一些基礎(chǔ)了： 運(yùn)算符，優(yōu)先級(jí)，幾個(gè)基本流程控制語(yǔ)句。 這些無論是什么 C平臺(tái)運(yùn)行都一樣的， 基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。 但是也很容易因?yàn)檫@些基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單的問題， 導(dǎo)致一些很 郁悶的結(jié)果。也是因?yàn)閷?duì)這些基礎(chǔ)的