第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

內(nèi)容提要

C55x系列處理器應(yīng)用靈活、處理能力強(qiáng)大，為開(kāi)發(fā)、使用提供了一個(gè)很好的硬件平臺(tái)，要使這個(gè)平臺(tái)更好的發(fā)揮作用，高效、方便的軟件設(shè)計(jì)是不可或缺的。

程序的主體框架和對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的部分采用C/C++語(yǔ)言，而算法實(shí)現(xiàn)采用匯編語(yǔ)言，這樣能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，解決易讀性和效率之間的矛盾。同時(shí)也改善了軟件的移植性，在軟件移植時(shí)不用改變程序的主體框架，只要為處理器提供相應(yīng)的算法即可。

本章主要介紹了C55x處理器的程序基本結(jié)構(gòu)，C語(yǔ)言編程以及優(yōu)化，C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程，通用目標(biāo)文件格式，最后對(duì)C55x處理器的數(shù)字信號(hào)處理庫(kù)和圖像、視頻處理庫(kù)進(jìn)行了介紹。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用2第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.1C55x處理器程序基本結(jié)構(gòu)4.2C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)及優(yōu)化4.3C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程4.4通用目標(biāo)文件格式4.5C55x處理器的數(shù)字信號(hào)處理庫(kù)和圖像、視頻處理庫(kù)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用3第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

C55x處理器軟件開(kāi)發(fā)流程C/C++源文件C編譯器匯編源代碼COFF目標(biāo)文件匯編器鏈接器可執(zhí)行COFF文件宏源文件歸檔器宏調(diào)用庫(kù)歸檔器目標(biāo)文件庫(kù)運(yùn)行支持庫(kù)建立運(yùn)行支持庫(kù)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用4第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

●匯編器：是把匯編源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言。

●匯編器：是把匯編源代碼轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言。

●鏈接器：則將多個(gè)目標(biāo)文件結(jié)合成一個(gè)可執(zhí)行文件。

●歸檔器：可以把一組文件歸檔為一個(gè)庫(kù)，供用戶(hù)使用。

如果用戶(hù)只用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，則將跳過(guò)C編譯器而直接通過(guò)匯編器生成目標(biāo)文件。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用5第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1C55x處理器程序基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)任務(wù)調(diào)度的方式不同，C55x處理器程序大體可以分為兩類(lèi)

：(1)

由程序自己完成任務(wù)調(diào)度

程序運(yùn)行效率高，對(duì)硬件中斷響應(yīng)快，程序運(yùn)行穩(wěn)定，適合于任務(wù)較為單一，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的應(yīng)用；(2)由嵌入式操作系統(tǒng)完成任務(wù)調(diào)度

但如果要利用處理器同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)，應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)是十分有必要的，這是因?yàn)榍度胧讲僮飨到y(tǒng)可以將應(yīng)用分解為多個(gè)任務(wù)，簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，更為重要的是良好的多任務(wù)設(shè)計(jì)有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用6第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.1自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)雖然嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，但通過(guò)程序自身完成任務(wù)調(diào)度仍然保持著旺盛的生命力，這是因?yàn)檫@種方式適合于DSP這種需要對(duì)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成順序處理的應(yīng)用。下面給出自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用7

中斷服務(wù)程序1；//定時(shí)器到時(shí) 中斷服務(wù)程序2；//讀取A/D轉(zhuǎn)換 中斷服務(wù)程序3；//讀取通訊數(shù)據(jù) ……

中斷服務(wù)程序m;//讀取按鍵碼 Main() { DSP_INT(){……}; //DSP初始化

For(;;) //主循環(huán)

{ if(條件1) {處理模塊1;} //條件滿足運(yùn)行處理模塊1 …… if(條件n) {處理模塊n;} //條件滿足運(yùn)行處理模塊n } }

自我調(diào)度程序通常由中斷程序部分、初始化部分和主循環(huán)部分組成

：

中斷服務(wù)程序一般僅讀取數(shù)據(jù)和改變條件，由主循環(huán)中的程序處理，這種處理必須要輪流進(jìn)行，因此此程序僅適于實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用8第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

初始化部分通常完成DSP軟、硬件的初始化設(shè)置，啟動(dòng)系統(tǒng)硬件，使能DSP中斷等工作。

主循環(huán)部分是程序的主體，將由它完成數(shù)據(jù)輸入、處理和輸出等工作。主循環(huán)由條件判斷和處理模塊組成，當(dāng)滿足條件時(shí)運(yùn)行處理模塊，不滿足條件則自動(dòng)跳到下一個(gè)判斷條件。中斷服務(wù)程序通過(guò)設(shè)置判斷標(biāo)志來(lái)影響主循環(huán)部分的運(yùn)行。但對(duì)于要求立即處理的程序，要放在中斷服務(wù)程序中。4.1.1自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用9第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

為了滿足實(shí)時(shí)運(yùn)行的要求，自我調(diào)度程序的主循環(huán)部分必須將處理時(shí)延限制在最大可接受時(shí)延內(nèi)，具體來(lái)說(shuō)就是運(yùn)行主循環(huán)的所有分支的時(shí)間總和必須小于最大可接受時(shí)延，如果不能滿足這一條件，則在最壞情況下，會(huì)造成處理數(shù)據(jù)的不連續(xù)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。

當(dāng)所編寫(xiě)的程序沒(méi)有滿足上述條件時(shí)，則需要對(duì)處理流程進(jìn)行修改，或修改處理算法以滿足條件。

4.1.1

自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用10第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

處理模塊很多場(chǎng)合是要多步驟完成的(比如控制一個(gè)機(jī)械動(dòng)作、按鍵過(guò)程、通訊過(guò)程)，一般要用switch結(jié)構(gòu)：4.1.1

自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)

中斷服務(wù)程序j：

獲取數(shù)據(jù)和狀態(tài)； switch(step){//即時(shí)處理模塊 case0:處理程序0；step++；break；

case1:處理程序1； if(a)step++;if(b)step=6;if(c)step--; break; …… casen:處理程序n；} 執(zhí)行處理結(jié)果；

中斷返回；2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用11第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

優(yōu)點(diǎn)：這種結(jié)構(gòu)可以適用于大多數(shù)場(chǎng)合，容易掌握，不必使用操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性也好。缺點(diǎn)：必須用switch之類(lèi)的程序結(jié)構(gòu)找到要執(zhí)行的程序段，編程繁瑣。在有多個(gè)實(shí)時(shí)多步處理任務(wù)且有時(shí)任務(wù)之間還有協(xié)調(diào)和同步的要求時(shí)，編程難度大。4.1.1

自我調(diào)度程序的基本結(jié)構(gòu)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用12第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

任務(wù)程序j： //處理模塊：

處理程序0；休息t0；//如果是可剝奪任務(wù)，也可不要此休息(也叫掛起)語(yǔ)句。

m1:處理程序1；等待信號(hào)量s1； 處理程序2；休息t2；

if(條件1)gotom1；

elseif(條件2)gotom6; 處理程序3；等待信號(hào)量s2；……m6:處理程序6；等待信號(hào)量s3；……處理程序n；休息t8；返回任務(wù)起點(diǎn)；2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用13第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

在數(shù)字信號(hào)處理器中運(yùn)行的操作系統(tǒng)必須滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，而操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)方式可以分成兩種——硬實(shí)時(shí)方式和軟實(shí)時(shí)方式。

軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)由軟件來(lái)進(jìn)行任務(wù)的切換，而硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)則按照固定時(shí)鐘節(jié)拍切換任務(wù)。軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)使各個(gè)任務(wù)盡快運(yùn)行，而不要求限定某個(gè)任務(wù)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完成；硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)中各任務(wù)不僅要執(zhí)行無(wú)誤，而且要準(zhǔn)時(shí)。

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的作用就是合理調(diào)度、分配任務(wù)的運(yùn)行，使各個(gè)任務(wù)正確、及時(shí)地執(zhí)行。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用14第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

嵌入式操作系統(tǒng)的核心是操作系統(tǒng)內(nèi)核，在多任務(wù)系統(tǒng)中，內(nèi)核負(fù)責(zé)管理各個(gè)任務(wù)，為每個(gè)任務(wù)分配CPU時(shí)間，負(fù)責(zé)任務(wù)間的通信和任務(wù)切換。根據(jù)其重要程度的不同系統(tǒng)中每個(gè)任務(wù)被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，內(nèi)核將根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度?；趦?yōu)先級(jí)的內(nèi)核可以分成不可剝奪型和可剝奪型兩種類(lèi)型。

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用15第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

1.

不可剝奪型內(nèi)核

不可剝奪型內(nèi)核要求每個(gè)任務(wù)主動(dòng)放棄CPU使用權(quán)，這種任務(wù)的調(diào)度方法也可以叫做合作型多任務(wù)，每個(gè)任務(wù)相互合作，共享一個(gè)CPU。

不可剝奪型內(nèi)核中的異步事件由中斷服務(wù)來(lái)處理，中斷服務(wù)可以使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)由掛起態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)；但在中斷服務(wù)之后，CPU的使用權(quán)還給原來(lái)被中斷的任務(wù)，直到該任務(wù)主動(dòng)放棄CPU的使用權(quán)，一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)才能進(jìn)入運(yùn)行態(tài)。4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用16第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

這種內(nèi)核的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)中斷快，采用不可剝奪型內(nèi)核允許任務(wù)使用不可重入函數(shù)，每個(gè)任務(wù)調(diào)用不可重入型函數(shù)不必?fù)?dān)心其他任務(wù)可能使用該函數(shù)而造成數(shù)據(jù)破壞。使用不可剝奪型內(nèi)核時(shí)，任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間取決于最長(zhǎng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間。使用該內(nèi)核很少需要使用信號(hào)量保護(hù)共享數(shù)據(jù)，這是因?yàn)檎谶\(yùn)行的任務(wù)不必?fù)?dān)心其他任務(wù)搶占CPU；但如果任務(wù)使用共享設(shè)備時(shí)，還應(yīng)使用互斥型信號(hào)量。

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

1.

不可剝奪型內(nèi)核

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用17第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

不可剝奪型內(nèi)核的缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間具有不確定性，無(wú)法確定最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)何時(shí)能夠獲得CPU的使用權(quán)。

2.可剝奪型內(nèi)核

可剝奪型內(nèi)核運(yùn)行時(shí)，一旦具有最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒，就總能得到CPU的使用權(quán)。當(dāng)有一個(gè)具有更高優(yōu)先權(quán)的任務(wù)進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)，當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)將被掛起，更高級(jí)的任務(wù)立刻得到CPU的使用權(quán)。1.

不可剝奪型內(nèi)核

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用18第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

如果是中斷服務(wù)子程序使一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，中斷完成后，被中斷的任務(wù)被掛起，開(kāi)始運(yùn)行更高級(jí)的任務(wù)。使用可剝奪型內(nèi)核可以隨時(shí)執(zhí)行最高級(jí)任務(wù)，這使得任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間得以最優(yōu)化。使用可剝奪內(nèi)核要求應(yīng)用程序不應(yīng)直接使用不可重入函數(shù)，如果要使用則應(yīng)滿足互斥條件。

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2.可剝奪型內(nèi)核

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用19第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

內(nèi)核的主要工作是完成任務(wù)的調(diào)度，任務(wù)也可稱(chēng)作線程，是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，該程序認(rèn)為CPU完全屬于自己。使用操作系統(tǒng)要求程序員把所要完成的工作分解為多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都是應(yīng)用的一部分。任務(wù)都被賦予一定的優(yōu)先級(jí)，并擁有自己的一套CPU寄存器和獨(dú)立的堆?？臻g，每個(gè)任務(wù)堆棧空間大小也可不同，在創(chuàng)建任務(wù)時(shí)指定。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用20第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

任務(wù)是一個(gè)無(wú)限循環(huán)，它必須處于下列5個(gè)狀態(tài)之一：

休眠狀態(tài)是任務(wù)駐留在內(nèi)存之中，但并沒(méi)有被系統(tǒng)內(nèi)核所調(diào)用；

就緒狀態(tài)是任務(wù)已經(jīng)準(zhǔn)備好，但由于該任務(wù)的優(yōu)先級(jí)比正在運(yùn)行的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)低，還暫時(shí)不能運(yùn)行；

運(yùn)行狀態(tài)是任務(wù)擁有CPU的使用權(quán)，正在運(yùn)行；掛起狀態(tài)是任務(wù)正在等待某一個(gè)事件的發(fā)生以結(jié)束目前的等待（如等待外設(shè)的I/O操作、等待共享資源、等待定時(shí)或超時(shí)信息等事件）；發(fā)生中斷時(shí)，CPU進(jìn)入中斷服務(wù)程序，而暫時(shí)不能運(yùn)行當(dāng)前的任務(wù)，任務(wù)就進(jìn)入了被中斷態(tài)。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用21第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)需要在多個(gè)任務(wù)之間轉(zhuǎn)換和調(diào)度，這是因?yàn)镃PU在某一時(shí)刻只能為一個(gè)任務(wù)提供服務(wù)，CPU必須為一系列任務(wù)輪流服務(wù)。多任務(wù)運(yùn)行可以使CPU的利用率達(dá)到最高，并使應(yīng)用程序模塊化，使用多任務(wù)可以使程序更容易設(shè)計(jì)和維護(hù)。

當(dāng)任務(wù)從當(dāng)前任務(wù)切換到另一個(gè)任務(wù)時(shí)，必須保存正在執(zhí)行的任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)。所謂“任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)”即CPU寄存器中的所有內(nèi)容；這些內(nèi)容被保存在任務(wù)自己的堆棧中，以備任務(wù)下次執(zhí)行時(shí)恢復(fù)當(dāng)前狀態(tài)。在保存完當(dāng)前任務(wù)后，要把下一個(gè)任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)裝入CPU寄存器，并開(kāi)始下一個(gè)任務(wù)的運(yùn)行，這一過(guò)程叫做“任務(wù)切換”。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用22第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)每個(gè)任務(wù)都有其優(yōu)先級(jí)，任務(wù)越重要，被賦予的優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高。如果程序執(zhí)行過(guò)程中任務(wù)的優(yōu)先級(jí)不變，則稱(chēng)為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)；反之則稱(chēng)為動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)。

所謂“任務(wù)管理”就是在內(nèi)核的控制下任務(wù)在五種狀態(tài)之間切換。下面是一個(gè)常用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

μC/OS-II的任務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用23第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

OSIntExit()OSTaskDel()OSTaskDel()掛起狀態(tài)休眠狀態(tài)就緒狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)被中斷狀態(tài)OSTaskCreate()OSTaskCreateExt()OSFlagPost()OSMboxPost()OSMboxPost()OSMutexPost()OSQPost()OSQPostFront()OSSemPost()OSTaskResume()OSTimeDlyResume()OSTimeTick()OSStart()OSIntExt()OS_TASK_SW()CPU使用權(quán)被剝奪OSTaskDel()OSFlagPend()OSMboxPend()OSMutexPend()OSQPend()OSSemPend()OSTaskSuspend()OSTimeDly()OSTimeDlyHMSM()中斷2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用24第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

不同任務(wù)之間有可能會(huì)使用共同的資源，當(dāng)它們同時(shí)使用共享資源時(shí)有可能發(fā)生錯(cuò)誤，嵌入式操作系統(tǒng)提供了信號(hào)量這一約定機(jī)制，通過(guò)該機(jī)制可以控制共享資源的使用權(quán)，或標(biāo)志某一事件的發(fā)生，也常用于兩個(gè)任務(wù)之間的同步，或任務(wù)和中斷之間的同步。等待某信號(hào)量：OSSemPend(指向該信號(hào)量的指針)；調(diào)用此函數(shù)的任務(wù)會(huì)使自己掛起，直到得到該信號(hào)量(另一任務(wù)或中斷發(fā)送該信號(hào)量)或掛起超時(shí)。發(fā)送某信號(hào)量：OSSemPost(指向該信號(hào)量的指針)；2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用25第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

信號(hào)量可以看作一把鑰匙。當(dāng)任務(wù)要運(yùn)行時(shí)首先要取得這把鑰匙。如果信號(hào)量已經(jīng)被其他任務(wù)占用，那么該任務(wù)只好掛起并等待信號(hào)量被當(dāng)前使用者釋放。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用26第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

任務(wù)要使用信號(hào)量，首先要對(duì)信號(hào)量進(jìn)行初始化。

如果任務(wù)要得到信號(hào)量，首先要執(zhí)行“等待”操作。

如果該信號(hào)量有效（信號(hào)量的值大于0）,則該信號(hào)量值減1，任務(wù)得以繼續(xù)執(zhí)行。

如果信號(hào)量的值為0，等待信號(hào)量的任務(wù)就被列入等待信號(hào)量任務(wù)表。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用27第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

如果等待時(shí)間超過(guò)某一設(shè)定值，該信號(hào)量還無(wú)效，那么等待信號(hào)量的任務(wù)自動(dòng)進(jìn)入就緒狀態(tài)并準(zhǔn)備運(yùn)行，并向系統(tǒng)報(bào)一個(gè)“超時(shí)錯(cuò)誤”信息。4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用28第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

實(shí)際上，等待該信號(hào)量的任務(wù)可能有多個(gè)。在嵌入式操作系統(tǒng)中通常依照優(yōu)先級(jí)來(lái)決定由哪個(gè)任務(wù)取得信號(hào)量。

任務(wù)還可以釋放信號(hào)量。

如果有任務(wù)等待該信號(hào)量，那么就會(huì)有一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)，信號(hào)量的值不增加。

如果這時(shí)沒(méi)有任務(wù)等待信號(hào)量，則信號(hào)量的值加1。4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用29第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

兩個(gè)任務(wù)之間可以利用信號(hào)量來(lái)取得同步，這種同步可以分成兩類(lèi)——單向同步和雙向同步。所謂“單向同步”是指任務(wù)用一個(gè)信號(hào)量觸發(fā)另一個(gè)任務(wù)。單向同步2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用30第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)兩個(gè)任務(wù)需要相互同步對(duì)方，這時(shí)就要用到雙向同步。

兩個(gè)任務(wù)的雙向同步4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用31第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

任務(wù)之間的通信可以通過(guò)兩個(gè)途徑：全局變量或消息。

使用全局變量必須保證任務(wù)或中斷服務(wù)子程序在使用該變量時(shí)沒(méi)有其他的任務(wù)或中斷服務(wù)子程序訪問(wèn)該變量。另外，如果任務(wù)沒(méi)有其他機(jī)制通知其變量已經(jīng)被修改了，任務(wù)就只能周期性地查詢(xún)?cè)撟兞康闹?。要避免這種情況，可以考慮使用消息郵箱或消息隊(duì)列。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用32第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

消息郵箱是一個(gè)任務(wù)或一個(gè)中斷程序通過(guò)一個(gè)指針型變量把一個(gè)消息（指針）放到郵箱之中，而一個(gè)或多個(gè)任務(wù)通過(guò)內(nèi)核服務(wù)可以接收到這個(gè)消息。

內(nèi)核可以提供下列郵箱服務(wù)：

初始化郵箱內(nèi)的消息；

將消息放入郵箱；

等待消息進(jìn)入郵箱；

從郵箱中取得消息。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用33第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

消息隊(duì)列則是任務(wù)或中斷程序把一個(gè)消息指針?lè)诺较㈥?duì)列之中，而一個(gè)或多個(gè)任務(wù)通過(guò)內(nèi)核服務(wù)從消息隊(duì)列中接收消息。

內(nèi)核提供消息隊(duì)列服務(wù)如下：

消息隊(duì)列初始化，即將消息隊(duì)列清空；

將一個(gè)消息放到消息隊(duì)列之中；

等待消息到來(lái)；

得到消息。4.1.2

應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用34第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

TMS320C55x處理器為C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)提供了一系列工具，包括：優(yōu)化C/C++編譯器、鏈接器和歸檔器。

并支持混合編程。

C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)在于程序可讀性強(qiáng)。4.2C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)及優(yōu)化2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用35第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.1C語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)類(lèi)型

C55x支持下列數(shù)據(jù)類(lèi)型包括字符、定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、指針等。4.2C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)及優(yōu)化類(lèi)型長(zhǎng)度內(nèi)容最小值最大值signedchar(有符號(hào)字符)16位ASCII碼-3276832767char,unsignedchar(無(wú)符號(hào)字符)16位ASCII碼065535short,signedshort(短整型)16位二進(jìn)制補(bǔ)碼-3276832767unsignedshort(無(wú)符號(hào)短整型)16位二進(jìn)制數(shù)0655352023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用36第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

char,unsignedcharpointers（數(shù)據(jù)指針）小存儲(chǔ)器模式16位0xFFFF類(lèi)型長(zhǎng)度內(nèi)容最小值最大值int,signedint（整型）16位二進(jìn)制補(bǔ)碼3276832767unsignedint（無(wú)符號(hào)整型）16位二進(jìn)制數(shù)065535long,signedlong（長(zhǎng)整型）32位二進(jìn)制補(bǔ)碼21474836482147483647unsignedlong（無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型）32位二進(jìn)制數(shù)04249967295longlong（40位長(zhǎng)整型）40位二進(jìn)制補(bǔ)碼549755813888549755813887unsignedlonglong（40位無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型）40位二進(jìn)制數(shù)01099511627775emum（枚舉型）16位二進(jìn)制補(bǔ)碼3276832767float（浮點(diǎn)型）32位32位浮點(diǎn)數(shù)1.175494e383.40282346e+382023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用37第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)類(lèi)型長(zhǎng)度內(nèi)容最小值最大值double（雙精度浮點(diǎn)數(shù)）32位32位浮點(diǎn)數(shù)1.175494e383.40282346e+38longdouble（長(zhǎng)雙精度浮點(diǎn)數(shù)）32位32位浮點(diǎn)數(shù)1.175494e383.40282346e+38大存儲(chǔ)器模式23位二進(jìn)制數(shù)00x7FFFFFpointers（程序指針）24位二進(jìn)制數(shù)00xFFFFFF

指針?lè)譃槌绦蛑羔樅蛿?shù)據(jù)指針兩種，其區(qū)別在于程序指針尋址是按字節(jié)尋址，而數(shù)據(jù)指針以字為單位進(jìn)行尋址。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用38第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

C55x處理器包含數(shù)據(jù)空間和I/O空間，為了在C/C++中對(duì)I/O空間進(jìn)行尋址，編譯器給出了關(guān)鍵字ioport，以支持I/O尋址模式。

ioport關(guān)鍵字可以用在數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合以及枚舉類(lèi)型當(dāng)中。

當(dāng)用在數(shù)組中時(shí)，ioport可以作為數(shù)組中的元素；在結(jié)構(gòu)中使用ioport，只能是指向ioport數(shù)據(jù)的指針而不能直接作為結(jié)構(gòu)的成員。

4.2C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)及優(yōu)化4.2.2對(duì)I/O空間進(jìn)行尋址

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用39第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

ioport類(lèi)型只能用來(lái)聲明全局或靜態(tài)變量，如果在本地變量中使用ioport類(lèi)型，則變量必須用指針聲明。接下來(lái)給出指針聲明ioport類(lèi)型的例子：voidfoo(void){ioportinti;/*無(wú)效的聲明*/ioportint*j;/*有效聲明*/}應(yīng)當(dāng)注意聲明ioport類(lèi)型的指針只有16位，這是因?yàn)镮/O空間是16位尋址，而不受大/小存儲(chǔ)器模式的限制。4.2.2

對(duì)I/O空間進(jìn)行尋址

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用40第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

在printf()中不能直接引用ioport指針，如果要引用，則必須進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換“void*”，具體例子如下：ioportint*p;printf(“%p\n”,(void*)p);

4.2.2

對(duì)I/O空間進(jìn)行尋址

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用41第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

這段代碼的編譯結(jié)果如下：

_foo:MOV#_i,port(#_ioport_pointer) ;存儲(chǔ)i在I/O空間的地址MOVport(#_ioport_pointer),AR3;載入i的地址MOV*AR3,AR1 ;將i的內(nèi)容存放到AR1中MOVAR1,*abs16(#_j) ;將i的內(nèi)容保存到j(luò)return給出在本地變量中使用ioport類(lèi)型的例子：

int*ioportioport_pointer;/*ioport指針*/inti;intj;voidfoo(void){ioport_pointer=&i;j=*ioport_pointer;}2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用42第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

下來(lái)給出一個(gè)指向I/O空間數(shù)據(jù)指針的例子：

/*指向ioport數(shù)據(jù):*/ioportint*ptr_to_ioport;ioportinti;voidfoo(void){intj;i=10;ptr_to_ioport=&i;j=*ptr_to_ioport;}上面代碼編譯結(jié)果如下：

_foo:MOV#_i,*abs16(#_ptr_to_ioport) ;存儲(chǔ)_i的地址MOV*abs16(#_ptr_to_ioport),AR3AADD#–1,SPMOV#10,port(#_i) ;向_i中存入10MOV*AR3,AR1MOVAR1,*SP(#0)AADD#1,SPreturn2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用43第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)上面代碼編譯結(jié)果如下：

_foo:MOV#10,port(#_i) ;將10存在_i中MOV#_i,port(#_iop_ptr_to_ioport);存儲(chǔ)_i的地址MOVport(#_iop_ptr_to_ioport),AR3 ;載入_i的地址MOV*AR3,AR1 ;載入_iMOVAR1,port(#_j);將10存到_j中return下面的例子是利用ioport指針指向I/O空間的數(shù)據(jù)：

/*指向ioport數(shù)據(jù)的ioport指針:*/ioportint*ioportiop_ptr_to_ioport;ioportinti;ioportintj;voidfoo(void){i=10;iop_ptr_to_ioport=&i;j=*iop_ptr_to_ioport;}2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用44第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.3interrupt關(guān)鍵字中斷操作需要使用特定的寄存器保存規(guī)則，并具有特殊的返回順序。

C55x編譯器使用了關(guān)鍵字“interrupt”定義中斷函數(shù)。

當(dāng)C/C++代碼被中斷時(shí)，中斷程序必須保存所有與程序有關(guān)的寄存器。

當(dāng)使用“interrupt”關(guān)鍵字定義函數(shù)時(shí)，中斷函數(shù)必須返回空并且沒(méi)有參數(shù)傳遞。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用45第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.3interrupt關(guān)鍵字

中斷函數(shù)可以定義本地變量并且使用堆棧。接下來(lái)給出定義中斷函數(shù)的例子：

interruptvoidint_handler(){unsignedintflags;...}

c_int00是C/C++程序的入口點(diǎn)，這個(gè)函數(shù)名被系統(tǒng)復(fù)位中斷保留，該中斷服務(wù)程序用來(lái)初始化系統(tǒng)并調(diào)用main函數(shù)。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用46第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

onchip關(guān)鍵字的作用是告訴編譯器由該關(guān)鍵字定義的指針?biāo)赶虻臄?shù)據(jù)可以作為一個(gè)雙乘法指令中的操作數(shù)。

如果onchip關(guān)鍵字向函數(shù)傳遞數(shù)據(jù)，或者最終所引用的數(shù)據(jù)是用onchip定義的，則該數(shù)據(jù)必須在片上內(nèi)存。如果該數(shù)據(jù)在片外，則當(dāng)通過(guò)BB數(shù)據(jù)總線訪問(wèn)該數(shù)據(jù)時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)總線錯(cuò)誤。下面給出用onchip定義數(shù)組和指針的例子。

onchipintx[100]; /*arraydeclaration*/onchipint*p; /*pointerdeclaration*/

4.2.4onchip關(guān)鍵字2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用47第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化(略)如果將未經(jīng)優(yōu)化的C語(yǔ)言程序直接運(yùn)行會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行效率較低，并且產(chǎn)生的代碼較大，而通過(guò)優(yōu)化可以較好地解決這些問(wèn)題。優(yōu)化的作用是對(duì)循環(huán)進(jìn)行化簡(jiǎn)，重新組織表達(dá)式和聲明，將變量直接分配到寄存器中。

通過(guò)優(yōu)化可以提高程序運(yùn)行效率，縮小程序編碼數(shù)量。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用48第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化C/C++編譯器提供了不同的優(yōu)化選擇，通過(guò)修改cl55命令行中的-on選擇就可以方便地選擇不同的優(yōu)化等級(jí)，n代表優(yōu)化等級(jí)，包括0、1、2和3。下面給出不同優(yōu)化等級(jí)的功能。

（1）

O0

簡(jiǎn)化控制流圖

把變量分配到寄存器

分析循環(huán)的各種情況，只保留一個(gè)退出循環(huán)的分支刪除未用的代碼簡(jiǎn)化表達(dá)式和聲明把用inline聲明的函數(shù)變?yōu)檎{(diào)用關(guān)系2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用49第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化

（2）

O1

除了

O0的各種優(yōu)化功能外，還有如下功能：

在分配變量時(shí)，將數(shù)值直接賦給變量而不是給出變量的索引值

去掉沒(méi)有用的分配變量和表達(dá)式

去掉本地通用表達(dá)式2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用50第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

（3）

O2

除了

O1的各種優(yōu)化功能外，還有如下功能：

完成循環(huán)優(yōu)化

去掉全局通用的子表達(dá)式去掉全局沒(méi)有用的分配變量和表達(dá)式

完成循環(huán)的化解

當(dāng)只用-o選項(xiàng)時(shí)優(yōu)化器自動(dòng)進(jìn)行-O2優(yōu)化4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用51第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

（4）O3除了

O2的各種優(yōu)化功能外，還有如下功能：

去掉未調(diào)用的函數(shù)

簡(jiǎn)化返回值未使用的函數(shù)將小函數(shù)進(jìn)行內(nèi)嵌調(diào)用

對(duì)被調(diào)用的函數(shù)聲明進(jìn)行重新排序，以便被優(yōu)化的調(diào)用方能夠找到該函數(shù)完成文件級(jí)優(yōu)化4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用52第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.2.5C語(yǔ)言的優(yōu)化優(yōu)化器分析數(shù)據(jù)流時(shí)將盡量減少對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)，如果這個(gè)數(shù)據(jù)必須從內(nèi)存中得到，則該數(shù)據(jù)必須用volatile關(guān)鍵字定義，這樣可以使編譯器不對(duì)該變量進(jìn)行優(yōu)化。例如聲明一個(gè)指針unsignedint*ctrl;

當(dāng)在循環(huán)中有如下語(yǔ)句時(shí)

while(*ctrl!=0xFF);

優(yōu)化器將只在進(jìn)入循環(huán)的初始化中進(jìn)行一次內(nèi)存讀，而在循環(huán)當(dāng)中不在更新該變量的內(nèi)容，如果該變量被中斷或其他程序改變，由于循環(huán)中的ctrl的值沒(méi)有更新，將會(huì)使程序不能按照正確的方式執(zhí)行，這里應(yīng)當(dāng)用如下方法聲明ctrl：volatileunsignedint*ctrl;特別當(dāng)該變量在中斷函數(shù)中被賦值，而該變量在主函數(shù)的循環(huán)中被用到時(shí)，必須用volatile聲明該變量。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用53第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.3.1

在C語(yǔ)言中直接嵌套匯編語(yǔ)句C55x的C/C++編譯器允許使用者在C語(yǔ)言代碼中直接嵌套匯編語(yǔ)句，嵌套匯編語(yǔ)句的語(yǔ)法十分簡(jiǎn)單，只需在嵌入的匯編語(yǔ)句前面加上asm標(biāo)示符，左右加上一個(gè)雙引號(hào)和一個(gè)小括號(hào)即可。

asm("匯編語(yǔ)句")

4.3C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的混合編程2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用54第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.3.1

在C語(yǔ)言中直接嵌套匯編語(yǔ)句采用直接嵌套匯編語(yǔ)句的方法比較適合完成對(duì)硬件進(jìn)行操作、設(shè)置狀態(tài)寄存器、開(kāi)關(guān)中斷等工作，這樣做往往要比用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)效率更高。

用C語(yǔ)言打開(kāi)中斷的代碼：

IRQ_globalEnable(); //全局開(kāi)中斷2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用55第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

下面給出該代碼編譯后的結(jié)果：

0115A6IRQ_globalEnable:0115A63C3BMOV#3,AR30115A8DF6105MOVuns(*AR3),AC00115AB76080040BFXTR#2048,AC0,T00115AF20NOP0115B046B2BCLRST1_INTM0115B24804RET

可以看到采用C語(yǔ)言打開(kāi)全局中斷共用了6條語(yǔ)句，考慮到調(diào)用子函數(shù)的開(kāi)銷(xiāo)，完成該功能一共要花費(fèi)10個(gè)左右的指令周期，而采用嵌套匯編語(yǔ)句的方法則只用一條指令即可：

asm("BCLRST1_INTM")

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用56第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.3.1在C語(yǔ)言中直接嵌套匯編語(yǔ)句采用直接嵌套的方法要十分小心，這是因?yàn)镃語(yǔ)言編譯器并不檢查和分析所嵌入的匯編語(yǔ)句，而嵌入的語(yǔ)句很可能改變C語(yǔ)言的運(yùn)行環(huán)境。

例如嵌入跳轉(zhuǎn)指令或者標(biāo)號(hào)將會(huì)引起不可預(yù)測(cè)的后果。如果采用嵌套匯編語(yǔ)句，在編譯程序時(shí)不應(yīng)采用優(yōu)化功能，采用優(yōu)化功能可能會(huì)調(diào)整匯編語(yǔ)句周?chē)a的排列順序，有可能改變程序的運(yùn)行結(jié)果。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用57第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

如果采用該方法實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能，會(huì)造成程序的可讀性較差，并影響程序的可移植性，因此在采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能時(shí)，更可行的方法是獨(dú)立編寫(xiě)C語(yǔ)言程序和匯編程序，C語(yǔ)言通過(guò)函數(shù)調(diào)用匯編子程序，這樣既可以提高程序的運(yùn)行效率，又保證了程序的可移植性，這要做的優(yōu)點(diǎn)還有程序的結(jié)構(gòu)性較好，并不影響C語(yǔ)言編譯器的優(yōu)化功能。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用58第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

要很好地使用C語(yǔ)言與匯編的混合編程技術(shù)，必須對(duì)C語(yǔ)言調(diào)用子函數(shù)的規(guī)則詳細(xì)掌握，這些規(guī)則包括C/C++中寄存器的使用、函數(shù)的結(jié)構(gòu)及調(diào)用規(guī)則等，只有這樣才能正確完成C語(yǔ)言對(duì)匯編模塊的調(diào)用。4.3.2C語(yǔ)言調(diào)用匯編模塊的接口2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用59第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.3.2C語(yǔ)言調(diào)用匯編模塊的接口1.C/C++中的寄存器規(guī)則

這些規(guī)則決定編譯器在C語(yǔ)言環(huán)境下如何使用寄存器和如何在調(diào)用函數(shù)時(shí)傳遞參數(shù)。

在函數(shù)調(diào)用時(shí)把函數(shù)調(diào)用方叫做父函數(shù)，被調(diào)用方叫做子函數(shù)。

規(guī)則規(guī)定在函數(shù)調(diào)用時(shí)所用到的寄存器需要預(yù)先保存，保存工作部分由父函數(shù)完成，父函數(shù)沒(méi)有保存的而又被子函數(shù)用到的寄存器由子函數(shù)保存。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用60第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

寄存器保存方保存方AC0,AC1,AC2,AC3父函數(shù)16位、32位或40位數(shù)據(jù)，或24位代碼指針(X)AR0～(X)AR4(X)AR5～(X)AR7父函數(shù)子函數(shù)16位或23位指針，獲16位數(shù)據(jù)T0、T1T2、T3父函數(shù)子函數(shù)16位數(shù)據(jù)RPTCCSRBRC0、BRC1BRS1RSA0、RSA1REA0、REA1父函數(shù)父函數(shù)父函數(shù)父函數(shù)父函數(shù)父函數(shù)寄存器保存方保存方SPSSPPCRETACFCT子函數(shù)子函數(shù)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用61第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則

父函數(shù)在調(diào)用子函數(shù)時(shí)首先要將所要傳遞的參數(shù)放入寄存器或堆棧：

⑴

如果一個(gè)函數(shù)的變量用一個(gè)省略號(hào)聲明（標(biāo)志參數(shù)的數(shù)量是變化的），則剩余的參數(shù)跟著最后一個(gè)被聲明的參數(shù)被傳到堆棧，而堆棧的地址將作為訪問(wèn)其他未聲明參數(shù)的索引。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用62第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則⑵

編譯器通常先對(duì)所要傳遞的參數(shù)歸類(lèi)，之后按照所歸類(lèi)別將參數(shù)放到寄存器中，參數(shù)可以分成三類(lèi)：

●數(shù)據(jù)指針（int*,long*,等）●16位數(shù)據(jù)（char,short,int）●32位數(shù)據(jù)（long,float,double,以及函數(shù)指針）如果參數(shù)是指向數(shù)據(jù)類(lèi)型的指針，則該參數(shù)就是數(shù)據(jù)指針；如果一個(gè)參數(shù)能夠放入一個(gè)16位寄存器，則被看成一個(gè)16位數(shù)據(jù)；否則該參數(shù)被看成一個(gè)32位數(shù)據(jù)。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用63第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則⑶一個(gè)32位（兩個(gè)字）或小于32位的結(jié)構(gòu)被當(dāng)作一個(gè)32位數(shù)據(jù)通過(guò)寄存器傳送。⑷如果結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度大于2個(gè)字，則通過(guò)索引傳送，即編譯器把該結(jié)構(gòu)的地址作為一個(gè)數(shù)據(jù)指針傳送。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用64第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則⑹參數(shù)在函數(shù)聲明中的排列位置是與其所分配的寄存器有直接關(guān)系的，它們按照表中所列順序排列。參數(shù)類(lèi)型

寄存器分配順序?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型16位或32位數(shù)據(jù)指針16位數(shù)據(jù)32位數(shù)據(jù)(X)AR0,(X)AR1,(X)AR2,(X)AR3,(X)AR4T0,T1,AR0,AR1,AR2,AR3,AR4AC0,AC1,AC2數(shù)組、字符串、指針、或占用空間長(zhǎng)度超過(guò)兩個(gè)字節(jié)的結(jié)構(gòu)（無(wú)符號(hào)）字符、短整數(shù)，整數(shù)長(zhǎng)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)以及長(zhǎng)度小于等于兩個(gè)字節(jié)的結(jié)構(gòu)2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用65第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則

如果參數(shù)的數(shù)量超過(guò)可使用寄存器數(shù)量，多余的參數(shù)會(huì)被壓入堆棧，子函數(shù)通過(guò)堆棧得到剩余參數(shù)。

子函數(shù)的返回參數(shù)也將根據(jù)返回參數(shù)的類(lèi)型使用不同的寄存器，表給出了這一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

子函數(shù)返回類(lèi)型

所使用寄存器

說(shuō)明

Voidchar,unsignedchar,shortint,intlongint,float,doublestructT0AC0(X)AR0無(wú)返回參數(shù)返回16位數(shù)據(jù)返回32位數(shù)據(jù)返回地址2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用66第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

2.函數(shù)調(diào)用規(guī)則

給出參數(shù)傳遞的例子：首先聲明兩個(gè)結(jié)構(gòu)，其中big的長(zhǎng)度大于兩個(gè)字節(jié)，small的長(zhǎng)度等于兩個(gè)字節(jié)。

structbig{longx[10];};structsmall{intx;};intfn(inti1,longl2,int*p3);//參數(shù)返回T0，傳遞參數(shù)分別占用T0、AC0、AR0寄存器longfn(int*p1,inti2,inti3,inti4);//返回AC0，參數(shù)通過(guò)AR0、T0、T1、AR1傳遞structbigfn(int*p1);//返回AR0，參數(shù)通過(guò)AR1傳遞2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用67第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

intfn(structbigb,int*p1);//返回T0，參數(shù)通過(guò)AR0、AR1傳遞structsmallfn(int*p1);//參數(shù)返回AC0，參數(shù)通過(guò)AR0傳遞intfn(structsmallb,int*p1);//參數(shù)返回T0，參數(shù)通過(guò)AC0、AR0傳遞intprintf(char*fmt,...);//參數(shù)返回T0，其余參數(shù)通過(guò)堆棧傳遞，并通過(guò)fmt的地址進(jìn)行索引voidfn(longl1,longl2,longl3,longl4,inti5);//參數(shù)通過(guò)AC0、AC1、AC2、堆棧和T0傳遞voidfn(longl1,longl2,longl3,int*p4,int*p5,int*p6,int*p7,int*p8,inti9,inti10);//參數(shù)通過(guò)AC0、AC1、AC2、AR0、AR1、AR2、AR3、AR4、T0、T1傳遞2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用68第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)C語(yǔ)言程序：/*聲明外部匯編函數(shù)*/externintasmfunc（int,int*）;intgvar;/*定義全局變量*/main（）{inti;i=asmfunc（i,&gvar）;/*調(diào)用函數(shù)*/}匯編程序：_asmfunc:ADD*AR0,T0,T0;gvar+T0=>i，i=T0RETURN;返回2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用69第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

3．被調(diào)用函數(shù)的響應(yīng)

被調(diào)用函數(shù)需要完成如下工作：

⑴

子函數(shù)為本地變量、暫存空間以及函數(shù)本身可能調(diào)用函數(shù)的參數(shù)分配足夠的空間，這些工作要在函數(shù)調(diào)用之初完成。⑵

如果子函數(shù)修改一些寄存器，如T2、T3、AR5～AR7，需要子函數(shù)將這些數(shù)壓?；虬阉鼈兇鎯?chǔ)到一個(gè)沒(méi)有使用的寄存器中。如果子函數(shù)修改其他寄存器則不需要預(yù)先存儲(chǔ)這些數(shù)。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用70第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

3．被調(diào)用函數(shù)的響應(yīng)⑶如果子函數(shù)的參數(shù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)，它所收到的是指向這個(gè)結(jié)構(gòu)的指針。如果在被調(diào)用函數(shù)中需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行寫(xiě)操作，就需要把這個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)制到本地空間中，如果不進(jìn)行寫(xiě)操作，則可以直接通過(guò)指針訪問(wèn)這個(gè)結(jié)構(gòu)。

⑷子函數(shù)執(zhí)行代碼。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用71第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

3．被調(diào)用函數(shù)的響應(yīng)⑸函數(shù)按照表4-5的規(guī)則返回參數(shù)，如果子函數(shù)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)，父函數(shù)為這個(gè)結(jié)構(gòu)分配空間，并傳遞指針到(X)AR0中。如果父函數(shù)沒(méi)有使用這個(gè)結(jié)構(gòu)，則在(X)AR0中返回的地址為0。

⑹子函數(shù)將先前存儲(chǔ)的寄存器值重新放到寄存器中。

⑺子函數(shù)使堆棧返回調(diào)用前狀態(tài)。

⑻函數(shù)返回。2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用72第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

C/C++與匯編語(yǔ)言可以通過(guò)多種方式聯(lián)系在一起，其中包括在C/C++中引用匯編語(yǔ)言中的常量或變量，并可以在C語(yǔ)言模塊中調(diào)用匯編代碼模塊。

C/C++調(diào)用匯編語(yǔ)言模塊時(shí)需要符合前面所述的寄存器規(guī)則和函數(shù)調(diào)用規(guī)則。在調(diào)用匯編模塊時(shí)還應(yīng)注意如下問(wèn)題：4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用73第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口⑴調(diào)用C54x匯編函數(shù)時(shí)，應(yīng)使用C54X_CALL或C54X_FAR_CALL關(guān)鍵字。⑵如果用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)中斷例程，則需要保存在中斷例程中使用的所有寄存器。⑶如果在匯編程序中調(diào)用C/C++函數(shù)，則只有特定的寄存器在C/C++中被保存，而其他寄存器則可能被C/C++函數(shù)改變。⑷在定義匯編函數(shù)名和變量時(shí)，需要在函數(shù)名前加上下劃線“

_”來(lái)讓編譯器識(shí)別。

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用74第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)下面分別給出定義匯編函數(shù)和變量，以及在C語(yǔ)言中調(diào)用這些函數(shù)和變量的例子。調(diào)用匯編函數(shù)的例子如下：

4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用75第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)C語(yǔ)言程序：/*聲明外部匯編函數(shù)*/externintasmfunc（int,int*）;intgvar;/*定義全局變量*/main（）{inti;i=asmfunc（i,&gvar）;/*調(diào)用函數(shù)*/}匯編程序：_asmfunc:ADD*AR0,T0,T0;gvar+T0=>i，i=T0RETURN;返回2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用76第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口調(diào)用匯編模塊中所定義變量的例子如下：

匯編程序：.bss_var,1;定義變量.global_var;定義其為外部引用C語(yǔ)言程序：externintvar;/*外部變量*/var=1;/*使用變量*/2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用77第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口⑸如果C/C++中的變量要在匯編語(yǔ)言中訪問(wèn)，則該變量應(yīng)用.global聲明。

⑹編譯器所默認(rèn)的CPL值為1，即采用間接絕對(duì)方式尋址，如果在匯編函數(shù)中CPL被設(shè)置為0，在函數(shù)返回時(shí)應(yīng)當(dāng)把這個(gè)值改為1。下面的例子是對(duì)應(yīng)CPL=1或=0時(shí)所使用的不同匯編語(yǔ)句：MOV*（#global_var）,AR3;CPL==1MOVglobal_var,AR3;CPL==0

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用78⑺在匯編語(yǔ)言中可以通過(guò).set、.global命令聲明全局常量，這些常量在C/C++中可以通過(guò)特殊的方式訪問(wèn)。例如試圖訪問(wèn)常量X，則在該常量名前需要加上“&”操作符，即在C/C++中該常量名為&X。例如：

第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4．C/C++與匯編語(yǔ)言的接口2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用79第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

匯編語(yǔ)言：_table_size.set10000 ;定義常量.global_table_size ;定義的變量可以被全局訪問(wèn)C語(yǔ)言程序：externinttable_size; /*外部參數(shù)*/#defineTABLE_SIZE（（int）（&table_size））………………for（i–0;i<TABLE_SIZE;++i）/*使用該常數(shù)*/2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用80第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

匯編器和鏈接器產(chǎn)生的可執(zhí)行文件所采用的格式是通用目標(biāo)文件格式（COFF），采用通用目標(biāo)文件格式有助于實(shí)現(xiàn)模塊化編程。

匯編器和鏈接器都支持用戶(hù)創(chuàng)建多個(gè)代碼段和數(shù)據(jù)段，這也有助于用戶(hù)的靈活編程。

編譯器產(chǎn)生的可以重新定位的代碼和數(shù)據(jù)塊叫做段。

4.4通用目標(biāo)文件格式2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用81第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

初始化段裝有數(shù)據(jù)或代碼。常用的初始化段包括代碼段（.text段）、常數(shù)段（.const段）等。

未初始化段的作用是在存儲(chǔ)器中保留一定空間供程序生成和存儲(chǔ)變量使用。常用的未初始化段包括堆棧和系統(tǒng)堆棧段（.stack和.sysstack）、存儲(chǔ)全局和靜態(tài)變量的.bss段以及為分配動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器保留的.sysmem段等。

段可以分成兩大類(lèi)——初始化段和未初始化段。

4.4通用目標(biāo)文件格式2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用82第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.4.1C/C++和匯編語(yǔ)言中段的分配

在C/C++程序中可以使用編譯命令直接將代碼或數(shù)據(jù)分配到所要分配的段中。4.4通用目標(biāo)文件格式用CODE_SECTION命令可以分配代碼到指定的段中，在C語(yǔ)言中語(yǔ)法如下：#pragmaCODE_SECTION（symbol,“sectionname”）[;]C++中則采用下面的語(yǔ)句：

#pragmaCODE_SECTION（“sectionname”）[;]

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用83第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

例：#pragmaCODE_SECTION（funcA,“codeA”）intfuncA（inta）{inti;return（i=a）;}編譯后的結(jié)果如下：.sect“codeA”.global_funcA

;*************************************************;*FUNCTIONNAME:_funcA*;*************************************************_funcA:……return;返回2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用84第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.4.1C/C++和匯編語(yǔ)言中段的分配

在C語(yǔ)言中按下面給出的語(yǔ)法定義：#pragmaDATA_SECTION（symbol,“sectionname”）[;]

C++中的語(yǔ)法是：#pragmaDATA_SECTION（“

sectionname”）[;]

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用85第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)4.4.1C/C++和匯編語(yǔ)言中段的分配

分配數(shù)據(jù)的例子：

#pragmaDATA_SECTION（bufferB,“my_sect”）charbufferA[512];charbufferB[512];編譯后的結(jié)果如下：.global_bufferA.bss_bufferA,512,0,0.global_bufferB_bufferB:.usect“my_sect”,512,0,02023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用86第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4.4.1C/C++和匯編語(yǔ)言中段的分配

下面給出匯編語(yǔ)言中為代碼分配段的例子：.textMOV#10,AC0MOVAC0,AC1

下面給出匯編語(yǔ)言中為數(shù)據(jù)分配段的例子：.data.word9,10.word11,12

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用87第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

TMS320C55x處理器采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)下存儲(chǔ)器被分成幾個(gè)獨(dú)立的空間：

程序空間

數(shù)據(jù)空間

I/O空間C55x編譯器為這些空間內(nèi)的代碼塊和數(shù)據(jù)塊分配內(nèi)存。4.4.2寄存器模式設(shè)置

(略)

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用88第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

在小存儲(chǔ)器模式下，代碼段和數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度和位置都受到一定限制。

如下列段都必須在長(zhǎng)度為64K字的同一個(gè)段內(nèi)：

.bss段和.data段（存放靜態(tài)和全局變量）.stack和.sysstack段（系統(tǒng)堆棧）.system段（動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間）.const段

1．小存儲(chǔ)器模式

4.4.2寄存器模式設(shè)置

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用89第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

小存儲(chǔ)器模式下，.text（代碼段）、.switch（狀態(tài)轉(zhuǎn)化段）以及.cinit/.pinit（變量初始化段）的長(zhǎng)度和位置都不受限制；

小存儲(chǔ)器模式下，數(shù)據(jù)指針為16位。在采用數(shù)據(jù)指針尋址時(shí)，XARx寄存器的高7位指向.bss段所在的數(shù)據(jù)頁(yè)，并在程序運(yùn)行時(shí)始終指向該段。

1．小存儲(chǔ)器模式

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用90第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

如果在編譯器中設(shè)置-ml選項(xiàng)，則編譯器將按照大存儲(chǔ)器模式編譯程序。

大存儲(chǔ)器模式下可以更加方便地存放數(shù)據(jù)，而不必過(guò)多地考慮數(shù)據(jù)頁(yè)的限制。

在該模式下，數(shù)據(jù)指針為23位，而堆棧和系統(tǒng)堆棧必須放在同一頁(yè)中；

代碼段可以跨越頁(yè)邊界以外；除代碼段外的其他所有的段只能放在一頁(yè)存儲(chǔ)器之中。

2．大存儲(chǔ)器模式

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用91第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

C55x的堆棧主要用來(lái)保存處理器信息，向函數(shù)傳遞參數(shù)以及分配局部變量。堆棧在一塊地址按由高到低排列的連續(xù)存儲(chǔ)器之中，編譯器通過(guò)堆棧指針（SP）操作堆棧。C55x還存在輔助堆棧，主堆棧主要存放低16位地址，而輔助堆棧則存放C55x返回的高8位地址，編譯器通過(guò)輔助堆棧指針（SSP）操作輔助堆棧。堆棧的大小由鏈接器設(shè)置，__STACK_SIZE和__SYSSTACK_SIZE兩個(gè)全局符號(hào)存放的是堆棧的長(zhǎng)度值。

系統(tǒng)默認(rèn)主堆棧和輔助堆棧的長(zhǎng)度都是1000個(gè)字節(jié)。

3．C/C++系統(tǒng)堆棧

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編譯器為動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配提供了如下函數(shù)：malloccallocrealloc在C語(yǔ)言中調(diào)用這些函數(shù)會(huì)在.sysmem段定義的內(nèi)存池中分配內(nèi)存。__SYSMEM_SIZE中存放的內(nèi)存池的大小（單位為字節(jié)），系統(tǒng)默認(rèn)大小為2000個(gè)字節(jié)。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配只能通過(guò)指針訪問(wèn)，可分配的內(nèi)存大小受內(nèi)存池中剩余空間限制，動(dòng)態(tài)內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)只在需要時(shí)才分配，不用時(shí)就可以釋放所申請(qǐng)的空間，被系統(tǒng)使用。4．動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

2023年2月4日TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用93注意：如果所申請(qǐng)的空間需要經(jīng)常訪問(wèn)，建議申請(qǐng)靜態(tài)內(nèi)存，因?yàn)槿绻暾?qǐng)和釋放內(nèi)存的操作很頻繁，將過(guò)多占用系統(tǒng)資源，降低程序的執(zhí)行效率。

第4章C55x處理器的軟件設(shè)計(jì)

4．動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

接下來(lái)給出申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的例子，由例子可以看到在定義變量指針時(shí)不需要定義數(shù)組的大小，而只在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)才需給出申請(qǐng)的內(nèi)存長(zhǎng)度。

structbig*table;table=（structbig*）malloc（100*sizeof（structbig））;

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5．結(jié)構(gòu)的對(duì)齊當(dāng)編譯器為結(jié)構(gòu)分配空間時(shí)，將為結(jié)構(gòu)的所有成員分配空間。

例如一個(gè)結(jié)構(gòu)包含一個(gè)長(zhǎng)整型的成員（32位），則長(zhǎng)整型會(huì)被分配到長(zhǎng)整型邊界上。為了保證分配，編譯器會(huì)在結(jié)構(gòu)的開(kāi)頭、中間或結(jié)尾進(jìn)行填充，以保證結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為偶數(shù)。2023年2月4日TMS320