《DSP處理器原理與應(yīng)用》課件第4章

第4章DSP軟件開發(fā)

4.1程序定位方式的比較

4.2公共目標(biāo)文件格式

4.3DSP匯編程序簡介

4.4DSPC語言程序基礎(chǔ)

4.5TIDSP軟件開發(fā)平臺

4.6本章小結(jié)習(xí)題與思考題在第3章中，簡單介紹了DSP軟件開發(fā)的一般流程以及TI公司的eXpressDSP，從中我們可以看到，DSP軟件的開發(fā)與普通軟件的開發(fā)有很大的不同。本章重點(diǎn)講述TI公司DSP的軟件開發(fā)基礎(chǔ)、軟件開發(fā)方法以及軟件的架構(gòu)。

一般來說程序是由代碼和數(shù)據(jù)組成的。要運(yùn)行的程序其代碼和數(shù)據(jù)必須存放在CPU能夠?qū)ぶ返拇鎯臻g里，而代碼和數(shù)據(jù)是以代碼塊和數(shù)據(jù)塊的形式存放的。代碼塊和數(shù)據(jù)塊是程序的最小單元，一個(gè)代碼塊或數(shù)據(jù)塊在存儲空間中連續(xù)、順序存放，不同的代碼塊或數(shù)據(jù)塊，可以存放于不同的存儲空間中。

如何確定這些代碼塊或數(shù)據(jù)塊在存儲空間的地址，就是我們通常說的程序的定位。程序的定位有以下三種。4.1程序定位方式的比較

1.編譯時(shí)定位

編程時(shí)由ORG語句確定代碼塊和數(shù)據(jù)塊的絕對地址，編譯器以此地址為首地址，連續(xù)、順序地存放該代碼塊或數(shù)據(jù)塊，也就是說我們在編程的時(shí)候已經(jīng)知道程序存放的大概位置。

MCU系統(tǒng)常采用這種方式。這種定位方式屬于絕對定位，其優(yōu)點(diǎn)是簡單、容易上手；缺點(diǎn)是程序員必須熟悉硬件資源，模塊化編程差且不支持工程化管理。

2.鏈接時(shí)定位

編程時(shí)以“SECTIONS”偽指令區(qū)分不同的代碼塊或數(shù)據(jù)塊。編譯器每遇到一個(gè)“SECTIONS”偽指令，從0地址重新開始一個(gè)代碼塊或數(shù)據(jù)塊。鏈接器將同名的“SECTIONS”合并，并按.cmd文件中的“SECTIONS”命令進(jìn)行實(shí)際的定位。程序員在編寫程序的時(shí)候并不知道程序最終的具體地址。具體的“SECTIONS”偽指令將在本章的后面部分加以介紹。

DSP系統(tǒng)常采用這種方式。這種定位方式屬于相對定位，其缺點(diǎn)是復(fù)雜靈活、上手較難；優(yōu)點(diǎn)是程序員不必熟悉硬件資源，模塊化編程強(qiáng)且支持工程化管理。

3.加載時(shí)定位

編程、編譯和鏈接時(shí)均未對程序進(jìn)行絕對定位。程序運(yùn)行前，由操作系統(tǒng)對程序進(jìn)行重新定位，并加載到存儲空間中。例如，在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用軟件，運(yùn)行前我們并不知道應(yīng)用軟件將會被加載到內(nèi)存的什么位置。

PC機(jī)系統(tǒng)常采用這種方式。這種定位方式也屬于相對定位，其缺點(diǎn)是必須要有操作系統(tǒng)支持；優(yōu)點(diǎn)是模塊化編程強(qiáng)且支持工程化管理。

由上我們可以看出，DSP軟件的定位方式介于MCU與GPP之間。下面我們來介紹“SECTIONS”偽指令的具體情況以及相關(guān)的知識。

4.2.1段(sections)

匯編器和鏈接器建立的目標(biāo)文件，是一個(gè)可以在TMS320C55X器件上執(zhí)行的文件。這些目標(biāo)文件的格式稱為公共目標(biāo)文件格式，即COFF(CommonObjectFileFormat)。由于COFF在編寫匯編語言程序時(shí)采用代碼和數(shù)據(jù)塊的形式，會使模塊化編程和管理變得更加方便。這些代碼和數(shù)據(jù)段稱為“段”。因?yàn)楫?dāng)編寫一個(gè)匯編語言程序時(shí)，它可按照代碼段和數(shù)據(jù)段來考慮問題。匯編器和鏈接器都有一些命令建立并管理各種各樣的段。4.2公共目標(biāo)文件格式段(sections)是COFF文件中最重要的概念。每個(gè)目標(biāo)文件都被分成若干個(gè)段。一個(gè)段就是最終在存儲器映像中占據(jù)連續(xù)空間的一個(gè)數(shù)據(jù)或代碼塊。在編制匯編語言源程序時(shí)，程序按段組織，每行匯編語句都從屬一個(gè)段，且由段匯編偽指令標(biāo)明該段的屬性。目標(biāo)文件中的每一個(gè)段是相互獨(dú)立的。在編程時(shí)，段沒有絕對定位，每個(gè)段都認(rèn)為是從“0”地址開始的一塊連續(xù)的存儲空間，所以軟件開發(fā)人員只需要將不同的代碼塊和數(shù)據(jù)塊放到不同的段中，而無需關(guān)心這些段究竟定位于系統(tǒng)何處。采用段的優(yōu)點(diǎn)是便于程序的模塊化編程，便于工程化管理，可將軟件開發(fā)人員和硬件開發(fā)人員基本上分離開。一般地，COFF目標(biāo)文件都包含3個(gè)缺省的段：

.text段：通常包含可執(zhí)行代碼；

.data段：通常包含已初始化數(shù)據(jù)；

.bss段：通常為未初始化變量保留存儲空間。

另外，匯編器與鏈接器允許程序員建立和鏈接自定義的段，這些段的用法與上述3個(gè)缺省段的用法相類似。所有的段可以分為兩大類，即已初始化段和未初始化段。4.2.2匯編器對段的處理

匯編器對段的處理是通過段偽指令區(qū)分出各個(gè)段，且將段名相同的語句匯編在一起。每個(gè)程序都可以由幾個(gè)段結(jié)合在一起形成。

匯編器有5個(gè)偽指令支持該功能，分別是：

.bss(未初始化段)

.usect(未初始化段)

.text(已初始化段)

.data(已初始化段)

.sect(已初始化段)

如果匯編語言程序中一個(gè)段偽指令都沒有用，那么匯編器把程序中的內(nèi)容都匯編到.text段。

1.未初始化段

未初始化段(UninitializedSections)由?.bss和?.usect偽指令建立。未初始化段就是TMS320C55X在目標(biāo)存儲器中的保留空間，以供程序運(yùn)行過程中的變量作為臨時(shí)存儲空間使用。在目標(biāo)文件中，這些段中沒有確切的內(nèi)容，通常將他們定位到RAM區(qū)。未初始化段分為默認(rèn)的和命名的兩種，分別由?.bss和?.usect產(chǎn)生，其句法如下：

.bss???符號，字?jǐn)?shù)

符號.usect“段名”，字?jǐn)?shù)

其中：符號——對應(yīng)于保留的存儲空間第一個(gè)字的變量名稱，這個(gè)符號可讓其它段引用，也可以用?.global命令定義為全局符號；

字?jǐn)?shù)——表示在?.bss段或標(biāo)有名字的段中保留多少個(gè)存儲單元；

段名——程序員為自定義未初始化段起的名字。

每調(diào)用?.bss偽指令一次，匯編器在相應(yīng)的段保留更多的空間；每調(diào)用?.usect偽指令一次，匯編器在指定的命名段保留更多的空間。

2.已初始化段

已初始化段(InitializedSections)由?.text、.data和?.sect偽指令建立，包含可執(zhí)行代碼或初始化數(shù)據(jù)。這些段中的內(nèi)容都在目標(biāo)文件中，當(dāng)加載程序時(shí)再放到TMS320C55X的存儲器中。每個(gè)初始化段都是可以重新定位的，并且可以引用其他段中所定義的符號。鏈接器在鏈接時(shí)自動處理段間的相互吸引。三種偽指令的句法如下：

.text [段起點(diǎn)]

.data [段起點(diǎn)]

.sect “段名”[，段起點(diǎn)]

其中，段起點(diǎn)是任選項(xiàng)。如果選用，它就是為段程序計(jì)數(shù)器(SPC)定義的一個(gè)起始值，SPC值只能定義一次，而且必須在第一次遇到這個(gè)段時(shí)定義。如果省略，則SPC從0開始。

當(dāng)匯編器遇到?.text、.data或?.sect命令時(shí)，將停止對當(dāng)前段的匯編(相當(dāng)于一條結(jié)束當(dāng)前段匯編的命令)，然后將緊接著的程序代碼或數(shù)據(jù)，匯編到指定的段中，直到再遇到另一條?.text、.data或?.sect命令為止。

當(dāng)匯編器遇到?.bss或?.usect命令時(shí)，并不結(jié)束當(dāng)前段的匯編，只是暫時(shí)從當(dāng)前段脫離出來，并開始對新的段進(jìn)行匯編。.bss和?.usect命令可以出現(xiàn)在一個(gè)已初始化段的任何位置上，而不會對它的內(nèi)容發(fā)生影響。段的構(gòu)成要經(jīng)過一個(gè)反復(fù)過程。例如，當(dāng)匯編器第一次遇到?.data命令時(shí)，這個(gè)?.data段是空的，接著將緊跟其后的語句匯編到?.data段，直到匯編器遇到一條?.text或?.sect命令。如果匯編器再遇到一條?.data命令，他就將緊跟這條命令的語句匯編后加到已經(jīng)存在的?.data段中。這樣就建立了單一的?.data段，段內(nèi)數(shù)據(jù)都是連續(xù)地安排到存儲器中的。

3.自定義段

自定義段與缺省的?.text、.data和?.bss段一樣使用，但與缺省段分開匯編，也可將初始化的數(shù)據(jù)匯編到與?.data段不同的存儲器中，或者將未初始化的變量匯編到與?.bss段不同的存儲器中。產(chǎn)生命名段的偽指令為：

符號 .usect “段名”，字?jǐn)?shù)

.sect “段名”[，段起點(diǎn)]

4.子段

子段(Subsections)是大段中的小段。鏈接器可以像處理段一樣處理子段。采用子段可以使存儲器圖更加緊密。子段的命名句法為：

基段名：子段名

子段也有兩種，用?.sect命令建立的是已初始化段，用?.usect命令建立的是未初始化段。

5.段程序計(jì)數(shù)器(SPC)

匯編器為每個(gè)段安排一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，即段程序計(jì)數(shù)器(SPC)。SPC表示一個(gè)程序代碼段或數(shù)據(jù)段內(nèi)的當(dāng)前地址。開始時(shí)，匯編器將每個(gè)SPC置0，當(dāng)匯編器將程序代碼或數(shù)據(jù)加到一個(gè)段內(nèi)時(shí)，相應(yīng)的SPC增加。如果匯編器再次遇到相同段名的段，繼續(xù)匯編至相應(yīng)的段，且相應(yīng)的SPC在先前的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加。4.2.3鏈接器對段的處理

鏈接器在處理段的時(shí)候，有如下兩個(gè)主要任務(wù)：

(1)將由匯編器產(chǎn)生的COFF格式的OBJ文件作為輸入塊；當(dāng)有多個(gè)文件進(jìn)行鏈接時(shí)，將相應(yīng)的段結(jié)合在一起，產(chǎn)生一個(gè)可執(zhí)行的COFF輸出模塊。

(2)將輸出段分配到存儲器的指定地址，定義到實(shí)際的存儲空間中。有兩條鏈接命令支持上述任務(wù)：

●

MEMORY命令——定義目標(biāo)系統(tǒng)的存儲器配置圖，包括對存儲器各部分命名，以及規(guī)定它們的起始地址和長度；

●

SECTIONS命令——告訴鏈接器如何將輸入段組合成輸出段，以及將輸出段放在存儲器中的什么位置。子段可用來更精細(xì)地編排段?？捎面溄悠鞯腟ECTIONS命令指定子段。若沒有明顯的子段，則子段將和具有相同基段名稱的其他段結(jié)合在一起。鏈接器通過?.cmd文件來獲取上述的這些信息。

并不是總需要使用這些鏈接器命令的。若不使用它們，則鏈接器將使用目標(biāo)處理器默認(rèn)的分配方法。如果使用鏈接器命令，就必須在鏈接器命令文件中進(jìn)行說明。

鏈接器還將檢查各輸出段是否重疊、是否超界，避免了人工檢查邊界帶來的隱患。

圖4-1表示了鏈接器對段的處理。在圖4-1中，file1.obj和file22.obj已經(jīng)被匯編，作為鏈接器的輸入，都包含有缺省的?.text、.data、.bss段?？蓤?zhí)行的輸出模式表示已合并的段。鏈接器先將兩個(gè)文件的?.text合并成一個(gè)，再合并?.data和?.bss段，將自定義的段放在最后。圖4-1中的存儲器圖說明了如何將段放入存儲器，在缺省的情況下，鏈接器從地址080h開始依次放入。

圖4-1鏈接器對段的處理4.2.4重新定位

1.鏈接時(shí)重新定位

匯編器處理每個(gè)段都從地址0開始，而所有需要重新定位的符號(標(biāo)號)在段內(nèi)都是相對于地址0的。事實(shí)上，所有段都不可能從存儲器中地址0單元開始，因此鏈接器必須通過以下方法對各個(gè)段進(jìn)行重新定位：

(1)將各個(gè)段定位到存儲器圖中，每個(gè)段都從一個(gè)恰當(dāng)?shù)牡刂烽_始；

(2)將符號的數(shù)值調(diào)整到相對于新的段地址的數(shù)值；

(3)調(diào)整對重新定位后符號的引用。

匯編器在需要引用重新定位的符號處都留了一個(gè)重定位入口。鏈接器在對符號重定位時(shí)，利用這些入口修正對符號的引用值。

2.運(yùn)行時(shí)重新定位

有時(shí)，希望將代碼裝入存儲器的一個(gè)地方，而運(yùn)行在另一個(gè)地方。例如，一些關(guān)鍵的執(zhí)行代碼必須裝在系統(tǒng)的ROM中，但希望在較快的RAM中運(yùn)行。鏈接器提供一個(gè)處理該問題的簡單方法，利用SECTIONS偽指令選項(xiàng)可讓鏈接器定位兩次。第一次使用裝入關(guān)鍵字設(shè)置裝入地址，再用運(yùn)行關(guān)鍵字設(shè)置它的運(yùn)行地址。裝入地址確定段的原始數(shù)據(jù)或代碼裝入的地方，而任何對段的引用(例如其中的標(biāo)號)則參考它的運(yùn)行地址。在應(yīng)用中必須將該段從裝入地址復(fù)制到運(yùn)行地址，這并不能簡單地自動運(yùn)行，因?yàn)橹付ǖ倪\(yùn)行地址是分開的。若僅為段提供了一個(gè)定位(裝入或運(yùn)行)，則該段將只定位一次，并且裝入和運(yùn)行地址相同；若提供兩個(gè)地址，則段將被自動地定位，就好像是兩個(gè)同樣大小的不同段一樣。

未初始化的段不能裝入，所以它僅有的有意義的地址為運(yùn)行地址。鏈接器只定位未初始化段一次。若為它指定運(yùn)行和裝入地址，則鏈接器將發(fā)出警告并忽略裝入地址。4.2.5程序裝入

鏈接器產(chǎn)生可執(zhí)行的COFF目標(biāo)文件?？蓤?zhí)行的目標(biāo)模塊與鏈接器輸入的目標(biāo)文件具有相同的COFF格式，但在可執(zhí)行的目標(biāo)文件中，對段進(jìn)行結(jié)合并在目標(biāo)存儲器中進(jìn)行重新定位。為了運(yùn)行程序，在可執(zhí)行模塊中的數(shù)據(jù)必須傳輸或裝入目標(biāo)系統(tǒng)存儲器。有幾種方法可以用來裝入程序，取決于執(zhí)行環(huán)境。下面說明兩種常用的情況。

(1)硬件仿真器和CCS集成開發(fā)環(huán)境，具有內(nèi)部的裝入器，調(diào)用裝入器的LOAD命令即可裝入可執(zhí)行程序。

(2)將代碼固化在片外存儲器中，采用Hex轉(zhuǎn)換工具(Hexconversionutility)，例如Hex500將可執(zhí)行的COFF目標(biāo)模塊(.out文件)轉(zhuǎn)換成幾種其他目標(biāo)格式文件，然后將轉(zhuǎn)換后的文件用編程器將代碼寫入EPROM/Flash。4.2.6.cmd文件

.cmd文件是用來分配ROM和RAM的，告訴鏈接程序怎樣計(jì)算地址和分配空間。它包括三個(gè)部分：

1.輸入/輸出定義

●?obj文件：鏈接器要鏈接的目標(biāo)文件；

●?lib文件：鏈接器要鏈接的庫文件；

●?map文件：鏈接器生成的交叉索引文件，?.map文件中能看到各“段”實(shí)際定位的情況，所以強(qiáng)烈建議鏈接產(chǎn)生此文件，便于對系統(tǒng)整個(gè)存儲空間的實(shí)際使用情況有清晰的理解；●?out文件：鏈接器生成的可執(zhí)行代碼；

●鏈接器選項(xiàng)：這一部分現(xiàn)在基本上在CCS集成調(diào)試環(huán)境中的編譯選項(xiàng)中設(shè)置，所以在?.cmd文件中不再需要。

2.?MEMORY命令

該命令用來描述系統(tǒng)實(shí)際的硬件資源。

3.?SECTIONS命令

該命令用來描述“段”如何定位。

.cmd文件是存儲空間的分配文件，也就是要指明目標(biāo)板上實(shí)際的物理存儲空間是如何分配給DSP系統(tǒng)使用的，也就是程序要放在哪里，數(shù)據(jù)要放在哪里，堆棧放在哪里，中間向量表要放在哪里。

實(shí)際物理空間的分配一般與MP/MC、OVLY、DROM的設(shè)定或設(shè)置有關(guān)，同時(shí)也與選用的DSP有關(guān)。比如同是54或55系列的，但是不同的DSP型號(比如5402、5410、5416、5502、5509等)內(nèi)部的SARAM和DARAM的大小是不同的，反過來這也確定你能使用的外部擴(kuò)展空間的地址范圍。

MEMORY指令分配哪些是程序區(qū)的地址范圍，哪里是中斷向量的入口，哪些是數(shù)據(jù)空間的地址范圍。

SECTIONS指令具體分配?.text段放在哪里，.data和?.bss放在哪里。自己指定的?.usect和?.sect段對應(yīng)在什么地方，等等。

這樣鏈接器就知道把各段不一定連續(xù)的代碼匯成?.out文件，才能load到DSP上去運(yùn)行。所以在用CCS自帶的tutorial例子時(shí)必須修改相應(yīng)的?.cmd文件，使之與目標(biāo)板上的物理空間能夠?qū)?yīng)，這樣實(shí)際代碼才能load到DSP系統(tǒng)的存儲空間中，程序才能運(yùn)行起來。下面是任務(wù)2的?.cmd文件清單：

/*========hello.cmd========*/

MEMORY{

DATA(RWI):origin=0x6000,len=0x4000

PROG:origin=0x200,len=0x5e00

VECT:origin=0xd000,len=0x100

}

/*注：DATA后面的括號中為可選項(xiàng)，規(guī)定存儲器的屬性：R，可對存儲器進(jìn)行讀操作；W，可對存儲器執(zhí)行寫操作；X命名的存儲器可能含有可執(zhí)行的代碼；I，可以對存儲器進(jìn)行初始化。origm：起始地址，可寫成org或o；length：長度，可寫成len或l。*/

SECTIONS

{

.vectors:{}>VECT

.trcinit:{}>PROG

.gblinit:{}>PROG

frt:{}>PROG

.text:{}>PROG

.cinit:{}>PROG

.pinit:{}>PROG

.sysinit:{}>PROG

.bss:{}>DATA

.far:{}>DATA

.const:{}>DATA

.switch:{}>DATA

.sysmem:{}>DATA

.cio:{}>DATA

.MEM$obj:{}>DATA

.sysheap:{}>DATA

.sysstack:{}>DATA

.stack:{}>DATA

}該?.cmd文件中的MEMORY部分定義了程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間、中斷向量的入口地址，其中程序存儲空間是從地址0x200開始，大小為0x5e00。SECTIONS部分中說明將?.text段存放在程序空間中，將?.bss段放在數(shù)據(jù)空間中等。

4.3.1尋址模式及指令系統(tǒng)

TMS320C55X的助記符指令是由操作碼和操作數(shù)兩部分組成的。在匯編前，操作碼和操作數(shù)都是用助記符表示的，例如：

LD#0FFH，A

該條指令的執(zhí)行結(jié)果是將立即數(shù)0FFH傳送至累加器A。

TMS320C55X和C54X類似，都提供7種基本的數(shù)據(jù)尋址方式：4.3DSP匯編程序簡介

(1)立即數(shù)尋址：指令中嵌有一個(gè)固定的立即數(shù)。

(2)絕對地址尋址：指令中有一個(gè)固定的地址，指令按照此地址進(jìn)行數(shù)據(jù)尋址。

(3)累加器尋址：將累加器內(nèi)的當(dāng)前值作為地址去訪問程序存儲器中的該單元。

(4)直接尋址：指令中的7bit是一個(gè)數(shù)據(jù)頁內(nèi)的偏移地址，而所在的數(shù)據(jù)頁由數(shù)據(jù)頁指針DP或SP決定。該偏移加上DP和SP的值決定了在數(shù)據(jù)存儲器中的實(shí)際地址。

(5)間接尋址：按照輔助寄存器中的地址訪問存儲器。

(6)存儲器映射寄存器尋址：修改存儲器映射寄存器中的值，而不影響當(dāng)前DP或SP的值，以存儲器映射寄存器中的修改值去尋址。

(7)堆棧尋址：把數(shù)據(jù)壓入和彈出系統(tǒng)堆棧，按照后進(jìn)先出原則進(jìn)行。

TMS320C54X和C55X可以使用兩套指令系統(tǒng)：助記符方式和代數(shù)表達(dá)式方式。其可分成四種基本類型：

●算術(shù)指令；

●邏輯指令；

●程序控制指令；

●裝入和存儲指令。

在附錄里介紹了C54X的指令概要。4.3.2C55X匯編語言指令系統(tǒng)的特點(diǎn)

由于C55X指令集對C54X的兼容性，限于本書篇幅，這里就不再將C55X指令一一列出，僅在本小節(jié)后列出C54X的部分指令。C55X和C54X指令集最大的區(qū)別在于C55X結(jié)構(gòu)中比C54X增加的并行硬件，如雙MAC、雙ALU以及相應(yīng)增加的總線等。反映在指令集里，就是增加了并行指令，即在一個(gè)機(jī)器周期里可以并行完成的指令。

1.并行特性

C55X并行指令的種類有：

(1)單個(gè)指令里的內(nèi)在并行。有些指令可以并行地完成兩個(gè)操作，在助記符里用兩個(gè)冒號(∶∶)將兩個(gè)操作分開來表示。例如：

MPYAR3，CDP，AR0

∶∶MPYAR4，*CDP，AC1

該條指令表示用輔助寄存器AR3尋址得到的值，和用CDP尋址得到的值相乘，結(jié)果存入AR0。同時(shí)，用輔助寄存器AR4尋址得到的值，和用CDP尋址得到的值相乘，結(jié)果存入AC1。

(2)用戶定義兩個(gè)指令并行。由用戶或C編譯器決定的并行，用‖將兩個(gè)指令分開來表示。例如：

MPYMAR1-，CDP，AC1

‖XORAR2，T1

第一個(gè)指令在D單元里運(yùn)行；第二個(gè)指令在A單元的ALU里運(yùn)行。

(3)隱含的并行和用戶定義的并行組合在一起。例如：

MPYMT3=*AR3+，AC1，AC2

‖MOV#5，ARl

第一個(gè)指令里已經(jīng)包含了并行性；第二個(gè)并行指令是由用戶定義的。

2.并行的規(guī)則

如果以下的所有規(guī)則都得到遵守的話，就只允許兩個(gè)指令并行。

(1)規(guī)則1：如果增加的指令長度不超過6byte，兩個(gè)指令可以并行。

(2)規(guī)則2：兩個(gè)指令可以并行需滿足：

①如果兩個(gè)指令中的一個(gè)具有并行使能位。這種由硬件支持的并行，稱為并行使能機(jī)制。

②如果兩個(gè)指令都像規(guī)則8所指定的，在間接尋址模式下訪問一個(gè)存儲器。硬件支持的這種類型的并行性，稱為軟件雙機(jī)制。

(3)規(guī)則3：如果存儲器總線、跨單元總線以及常數(shù)總線相互不妨礙，兩個(gè)指令可以并行。

(4)規(guī)則4：對A單元、D單元以及P單元之間的并行性沒有限制。

(5)規(guī)則5：處理器允許以下子單元之間的任何并行性：

①?P單元裝入通道；

②?P單元存儲通道；

③?P單元控制操作。

(6)規(guī)則6：處理器允許以下子單元之間的任何并行性：

①?D單元裝入通道；

②?D單元存儲通道；

③?D單元交換操作；

④?D單元的ALU、移位器、DMAC操作，被看成是一個(gè)操作；

⑤?D單元移位和存儲通道。

(7)規(guī)則7：除X、Y、C以及SP地址產(chǎn)生單元的操作，處理器允許以下子單元之間的任何并行性：

①?A單元裝入通道；

②?A單元存儲通道；

③?A單元交換操作；

④?A單元的ALU操作。

(8)規(guī)則8：數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生單元(DAGEN)包含4個(gè)操作：

①?DAGENX和DAGENY是最常用的操作，允許產(chǎn)生以下的尋址模式：

●單個(gè)數(shù)據(jù)存儲器尋址Smem，db1(Lmem)

●間接雙數(shù)據(jù)存儲器尋址(Xmem，Ymem)

●系數(shù)數(shù)據(jù)存儲器尋址(Cmem)

●寄存器位尋址(Baddr)

②?DAGENX和DAGENY也在指令mar()里作指針修改；

③?DAGENC是一個(gè)專門的操作，用于系數(shù)數(shù)據(jù)存儲器尋址；

④?DAGENSP是一個(gè)專門的操作，用于數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的堆棧尋址。

(9)規(guī)則9：如果在一個(gè)指令里使用了以下尋址修改，則該指令不能與其他指令并行：

①?*ARn(k16)；

②?*+ARn(k16)；

③?*CDP(k16)；

④?*+CDP(k16)；

⑤?*absl6(#k16)；

⑥?*(#k23)；

⑦?*port(#k16)。

(10)規(guī)則10：如果兩個(gè)并行的指令的目的資源沖突，則高地址的指令(第二個(gè)指令)更新目的資源。

4.4.1DSP軟件的設(shè)計(jì)方式

通常DSP芯片軟件設(shè)計(jì)有以下三種方式。4.4DSPC語言程序基礎(chǔ)

1．完全用C語言開發(fā)

TI公司提供了用于C語言開發(fā)的CCS平臺。該平臺包括了優(yōu)化ANSIC編譯器，從而可以在C源程序級進(jìn)行開發(fā)調(diào)試方式。這種方式大大提高了軟件的開發(fā)速度和可讀性，方便了軟件的修改和移植。但是，在某些情況下，C代碼的效率還是無法與手工編寫的匯編代碼的效率相比，如FFT編程。這是因?yàn)榧词棺罴训腃編譯器，也無法在所有的情況下都能夠最合理地利用DSP芯片所提供的各種資源。此外，用C語言實(shí)現(xiàn)DSP芯片的某些硬件控制也不如匯編程序方便，有些甚至無法用C語言實(shí)現(xiàn)。

2．完全用匯編語言開發(fā)

TI公司提供了用于匯編語言開發(fā)的針對TMS320C55X的匯編語言，用戶可以用它進(jìn)行軟件開發(fā)。此種方式可以更為合理地充分利用DSP芯片提供的硬件資源，其代碼效率高，程序執(zhí)行速度快，但是用DSP芯片的匯編語言編寫程序是比較繁雜的。一般來說，不同公司的芯片匯編語言是不同的，即使是同一公司的芯片，由于芯片類型的不同(如定點(diǎn)和浮點(diǎn))，芯片的升級換代，其匯編語言也不同。因此，用匯編語言開發(fā)基于某種DSP芯片的產(chǎn)品周期較長，并且軟件的修改和升級較困難，這些都是因?yàn)閰R編語言的可讀性和可移植性較差所致。

3.用C語言和匯編語言混合編程開發(fā)

為了充分利用DSP芯片的資源，更好地發(fā)揮C語言和匯編語言進(jìn)行軟件開發(fā)的各自的優(yōu)點(diǎn)，可以將兩者有機(jī)結(jié)合起來，兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)，避免其弊端。因此，在很多情況下，采用混合編程方法能更好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成設(shè)計(jì)功能。但是，采用C語言和匯編語言混合編程必須遵循一些有關(guān)的規(guī)則，否則會遇到一些意想不到的問題，給開發(fā)設(shè)計(jì)帶來許多麻煩。

因此，在DSP軟件的開發(fā)中我們應(yīng)該以C語言為主，并且在需要的情況下適當(dāng)采用匯編語言的混合編程的開發(fā)方法。4.4.2C語言軟件開發(fā)過程

在第3章中，我們了解了軟件開發(fā)過程涉及編譯器(compiler)，匯編器(assembler)，連接器(linker)，歸檔器(archiver)，建庫器(library-buildutility)，運(yùn)行支持庫(runtimesupportlibrary)，HEX轉(zhuǎn)換器(hexconversionutility)，交叉引用列表器(crossreferencelister)，絕對列表器(absolutelister)等。其大都設(shè)置既可通過命令，也可通過CCS的project\buildoptions設(shè)置。

圖4-2顯示了從.c文件到最終.hex文件簡化的軟件build流程。

圖4-2軟件build流程如前所述，在這過程中，目標(biāo)文件地址是浮動的，能被重定位，鏈接器用?.cmd文件對鏈接目標(biāo)，進(jìn)行重定位，列出目標(biāo)文件、庫文件和鏈接器選項(xiàng)，用MEMORY命令描述目標(biāo)系統(tǒng)存儲空間配置，用SECTIONS命令描述“段”如何定位。Hex轉(zhuǎn)換程序也使用.cmd文件，配置轉(zhuǎn)換選項(xiàng)。4.4.3C語言運(yùn)行環(huán)境

1.存儲模型

雖然，C語言是一種相對高效的高級語言，并且TI提供的C編譯器還結(jié)合硬件特點(diǎn)支持三級優(yōu)化功能，但生成的匯編代碼效率仍可能會不盡人意。因此，用戶對C編譯器究竟是如何進(jìn)行存儲分配的，應(yīng)有一定的了解。

C55X將存儲器處理為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個(gè)線性塊。程序存儲器包含可執(zhí)行代碼；數(shù)據(jù)存儲器主要包含外部變量、靜態(tài)變量和系統(tǒng)堆棧。編譯器的任務(wù)是產(chǎn)生可重定位的代碼，允許鏈接器將代碼和數(shù)據(jù)定位進(jìn)合適的存儲空間。

使用者可以使用系統(tǒng)定義的段也可以自己定義所需要的段。

1)系統(tǒng)定義

●?.cinit：存放C程序中的變量初值和常量；

●?.const：存放C程序中的字符常量、浮點(diǎn)常量和用const聲明的常量；

●?.switch：存放C程序中switch語句的跳針表；

●?.text：存放C程序的代碼；

●?.bss：為C程序中的全局和靜態(tài)變量保留存儲空間；

●?.far：為C程序中用far聲明的全局和靜態(tài)變量保留空間；

●?.stack：為C程序系統(tǒng)堆棧保留存儲空間，用于保存返回地址、函數(shù)間的參數(shù)傳遞、存儲局部變量和保存中間結(jié)果；

●?.sysmem：用于C程序中malloc、calloc和realloc函數(shù)動態(tài)分配存儲空間。

2)用戶定義

●?#pragmaCODE_SECTION(symbol,"sectionname")；

●?#pragmaDATA_SECTION(symbol,"sectionname")。

其中.stack不同于DSP匯編指令定義的堆棧。DSP匯編程序中要將堆棧指針SP指向一塊RAM，用于保存中斷、調(diào)用時(shí)的返回地址，存放PUSH指令的壓棧內(nèi)容。

.stack定義的系統(tǒng)堆棧實(shí)現(xiàn)的功能是保護(hù)函數(shù)的返回地址，分配局部變量，在調(diào)用函數(shù)時(shí)用于傳遞參數(shù)，保護(hù)臨時(shí)結(jié)果。

.stack定義的段大小(堆棧大小)可用鏈接器選項(xiàng)STACKSIZE設(shè)定，鏈接器還產(chǎn)生一個(gè)全局符號__STACK_SIZE，并賦給它等于堆棧長度的值，以字為單位，缺省值為1K。

2.寄存器使用規(guī)則

在C環(huán)境中，定義了嚴(yán)格的寄存器規(guī)則。寄存器規(guī)則明確了編譯器如何使用寄存器以及在函數(shù)調(diào)用過程中如何保護(hù)寄存器。調(diào)用函數(shù)時(shí)，被調(diào)用函數(shù)負(fù)責(zé)保護(hù)某些寄存器，這些寄存器不必由調(diào)用者來保護(hù)。如果調(diào)用者需要使用沒有保護(hù)的寄存器，則調(diào)用者在調(diào)用函數(shù)前必須予以保護(hù)。下面具體說明寄存器規(guī)則：

(1)輔助寄存器AR1、AR6、AR7由被調(diào)用函數(shù)保護(hù)，即可以在函數(shù)執(zhí)行過程中修改，但在函數(shù)返回時(shí)必須恢復(fù)。AR0、AR2、AR3、AR4、AR5可以自由使用，即在函數(shù)執(zhí)行過程中可以修改，而且不必恢復(fù)。

(2)堆棧指針SP在函數(shù)調(diào)用時(shí)必須予以保護(hù)，但其是自動保護(hù)的，即在返回時(shí)，壓入椎棧的內(nèi)容都將被全部彈出。

(3)?ARP在函數(shù)進(jìn)入和返回時(shí)，必須為0，即當(dāng)前輔助寄存器為AR0。函數(shù)執(zhí)行時(shí)可以是其他值。

(4)在缺省的情況下，編譯器總是認(rèn)為OVM為0。因此，若在匯編程序中將OVM置為1，則在返回C環(huán)境時(shí)，必須將其恢復(fù)為0。

(5)其他狀態(tài)位和寄存器在子程序中可以任意使用，不必恢復(fù)。

3.函數(shù)調(diào)用規(guī)則

C編譯器規(guī)定了一組嚴(yán)格的函數(shù)調(diào)用規(guī)則。除了特殊的運(yùn)行支持函數(shù)外，任何調(diào)用C函數(shù)或被C函數(shù)所調(diào)用的函數(shù)都必須遵循這些規(guī)則，否則就會破壞C環(huán)境，造成不可預(yù)測的結(jié)果。

1)參數(shù)傳遞

函數(shù)間的參數(shù)傳遞通過寄存器和系統(tǒng)堆棧進(jìn)行。函數(shù)調(diào)用前，將參數(shù)以逆序壓入運(yùn)行堆棧，即最右邊的參數(shù)最先入棧，然后自右向左將參數(shù)依次入棧。但是，對于TMS320C54X，在函數(shù)調(diào)用時(shí)，第一個(gè)參數(shù)放入累加器A中進(jìn)行傳遞。若參數(shù)是長整型和浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，則低位字先壓棧，高位字后壓棧。若參數(shù)中有結(jié)構(gòu)形式，則調(diào)用函數(shù)給結(jié)構(gòu)分配空間，其地址通過累加器A傳遞給被調(diào)用函數(shù)。

2)結(jié)果返回

函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，將返回值置于累加器A中。整數(shù)和指針在累加器A的低16位中返回；浮點(diǎn)數(shù)和長整型數(shù)在累加器A的32位中返回。

3)函數(shù)調(diào)用時(shí)需注意的一些問題

調(diào)用函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)必須對各自的寄存器進(jìn)行保護(hù)，從被調(diào)用函數(shù)返回前，被調(diào)用函數(shù)必須歸還所有已占用的堆棧空間。

4.?C語言和匯編語言的混合編程

C語言和匯編語言的混合編程有以下幾種方法。

獨(dú)立編寫匯編程序和C程序，分開編譯或匯編，形成各自的目標(biāo)代碼模塊，再用鏈接器將C模塊和匯編模塊鏈接起來。這種方法靈活性較大，但用戶必須自己維護(hù)各匯編模塊的入口和出口代碼，自己計(jì)算傳遞的參數(shù)在堆棧中的偏移量，工作量較大，但能做到對程序的絕對控制。

在C程序中直接內(nèi)嵌匯編語句。用此種方法可以在C程序中實(shí)現(xiàn)C語言無法實(shí)現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器，中斷標(biāo)志寄存器等。將C程序編譯生成相應(yīng)的匯編程序，手工修改和優(yōu)化C編譯器生成的匯編代碼。采用此種方法時(shí)，可以控制C編譯器，使之產(chǎn)生具有交叉列表的C程序和與之對應(yīng)的匯編程序，而程序員可以對其中的匯編語句進(jìn)行修改。優(yōu)化之后，對匯編程序進(jìn)行匯編，產(chǎn)生目標(biāo)文件。根據(jù)編者經(jīng)驗(yàn)，只要程序員對C和匯編均很熟悉，這種混合匯編方法的效率可以做的很高。但是，由交叉列表產(chǎn)生的C程序?qū)?yīng)的匯編程序往往讀起來頗為費(fèi)勁，因此對一般程序員不提倡使用這種方法。下面就前面三種方法逐一介紹。

1)獨(dú)立的C模塊和匯編模塊接口

獨(dú)立的C模塊和匯編模塊接口是一種常用的C和匯編語言接口方法。采用此種方法在編寫C程序和匯編程序時(shí)，必須遵循有關(guān)的調(diào)用規(guī)則和寄存器規(guī)則。如果遵循了這些規(guī)則，那么C和匯編語言之間的接口是非常方便的。C程序可以直接引用匯編程序中定義的變量和子程序，匯編程序也可以引用C程序中定義的變量和子程序。在編寫?yīng)毩⒌膮R編程序時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)：

(1)不論是用C語言編寫的函數(shù)還是用匯編語言編寫的函數(shù)，都必須遵循寄存器使用規(guī)則。

(2)必須保護(hù)函數(shù)要用到的幾個(gè)特定寄存器。

(3)中斷程序必須保護(hù)所有用到的寄存器。

(4)從匯編程序調(diào)用C函數(shù)時(shí)，第一個(gè)參數(shù)(最左邊)必須放入累加器A中，剩下的參數(shù)按自右向左的順序壓入堆棧。

(5)調(diào)用C函數(shù)時(shí)，注意C函數(shù)只保護(hù)了幾個(gè)特定的寄存器，而其他是可以自由使用的。

(6)長整型和浮點(diǎn)數(shù)在存儲器中存放的順序是低位字在高地址，高位字在低地址。

(7)如果函數(shù)有返回值，返回值存放在累加器A中。

(8)匯編語言模塊不能改變由C模塊產(chǎn)生的?.cinit段，如果改變其內(nèi)容將會引起不可預(yù)測的后果。

(9)編譯器在所有標(biāo)識符(函數(shù)名、變量名等)前加下劃線“_”。

(10)任何在匯編程序中定義的對象或函數(shù)，如果需要在C程序中訪問或調(diào)用，則必須用匯編指令?.global定義。

(11)編輯模式CPL指示采用何種指針尋址，如果CPL=1，則采用堆棧指針SP尋址；如果CPL=0，則選擇頁指針DP進(jìn)行尋址。下面給出具體例子。

C程序：

Externintasmfunc(); /*聲明外部的匯編子程序*/

/*注意函數(shù)名前不要加下劃線*/

intgvar; /*定義全局變量*/

main()

{

intI=3;

I=asmfunc(i); /*進(jìn)行函數(shù)調(diào)用*/

}匯編程序：

_asmfunc: ；函數(shù)名前一定要有下劃線

ADD*(-gvar),A ；I的值在累加器A中

STLA，*(-gvar) ；返回結(jié)果在累加器A中

RETD ；子程序返回

2)從C程序中訪問匯編程序變量

從C程序中訪問匯編程序中定義的變量或常數(shù)時(shí)，根據(jù)變量和常數(shù)定義的位置和方法的不同，可分為三種情況。

(1)訪問在?.bbs段中定義的變量，方法如下：

①采用?.bss命令定義變量；

②用?.global將變量說明為外部變量；

③在匯編語言名前加下劃線“_”；

④在C程序中將變量說明為外部變量，然后就可以象訪問普通變量一樣訪問它。

(2)訪問未在.bbs段定義的變量，如當(dāng)C程序訪問在匯編程序中定義的常數(shù)表時(shí)，則方法更復(fù)雜一些。此時(shí)，定義一個(gè)指向該變量的指針，然后在C程序中間訪問它。在匯編程序中定義此常數(shù)表時(shí)，最好定義一個(gè)單獨(dú)的段。然后，定義一個(gè)指向該表起始地址的全局標(biāo)號，可以在鏈接時(shí)將它分配至任意可用的存儲器空間。如果要在C程序中訪問它，則必須在C程序中以extern方式予以聲明，并且變量名前不必加下劃線“_”。這樣就可以像訪問其他普通變量一樣進(jìn)行訪問。

(3)對于那些在匯編中以.set和.global定義的全局常數(shù)，也可以在C程序中訪問，不過要用到一些特殊的方法。一般說來，在C程序中和匯編程序中定義的變量，其符號表包含的是變量的地址。而對于匯編程序中定義的常數(shù)，符號表包含的是常數(shù)值。編譯器并不能區(qū)分哪些符號表包含的是變量的地址，哪些是變量的值。因此，如果要在C程序中訪問匯編程序中的常數(shù)，則不能直接用常數(shù)的符號名，而應(yīng)在常數(shù)符號名前加一個(gè)地址操作符&，以示與變量的區(qū)別，這樣才能得到常數(shù)值。

3)?C程序中直接嵌入?yún)R編語句

在C程序中直接嵌入?yún)R編語句是一種直接的C和匯編的接口方法。此種方法可以在C程序中實(shí)現(xiàn)C語言無法實(shí)現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷標(biāo)志寄存器等。

嵌入?yún)R編語句的方法比較簡單，只需在匯編語句的兩邊加上雙引號和括號，并且在括號前加上asm標(biāo)識符即可。即：

asm("匯編語句")；注意：括號中引號內(nèi)的匯編語句和語法通常的匯編編程的語法一樣。不要破壞C環(huán)境，因?yàn)镃編譯器并不檢查和分析嵌入的匯編語句。插入跳轉(zhuǎn)語句和標(biāo)號會產(chǎn)生不可預(yù)測的結(jié)果。不要讓匯編語句改變C程序中變量的值，不要在匯編語句中加入?yún)R編器選項(xiàng)而改變匯編環(huán)境。

修改編譯器的輸出可以控制C編譯器，從而產(chǎn)生具有交叉列表的匯編程序。而程序員可以對其中的匯編語句進(jìn)行修改，之后再對匯編程序進(jìn)行匯編，產(chǎn)生最終的目標(biāo)文件。注意，修改匯編語句時(shí)切勿破壞C環(huán)境。采用這種方法一方面可以在C程序中實(shí)現(xiàn)用C語言難以實(shí)現(xiàn)的一些硬件控制功能。另一方面，也可以用這種方法在C程序中的關(guān)鍵部分用匯編語句代替C語句以優(yōu)化程序。采用這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是它比較容易破壞C環(huán)境，因?yàn)镃編譯器在編譯嵌入了匯編語句的C程序時(shí)并不檢查或分析所嵌入的匯編語句。

4)何時(shí)使用混合編程技術(shù)

(1)當(dāng)程序中需要操作與硬件密切相關(guān)的設(shè)備，而用C語言較難實(shí)現(xiàn)時(shí)。比如：在中斷程序設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置中斷向量表，向量表中空間有限用C語言語句有困難，且需向量表要在內(nèi)存中精確定位，這時(shí)可將設(shè)置中斷向量表的部分用匯編語言代替。

(2)當(dāng)需要繞開C編譯器的規(guī)定，進(jìn)行特殊操作時(shí)。比如：C語言規(guī)定，程序不能訪問程序代碼區(qū)，而系統(tǒng)功能需要進(jìn)行類似訪問時(shí)可采用限制較小的匯編語言程序設(shè)計(jì)。

(3)當(dāng)需要提高模塊的效率(包括空間上和時(shí)間上兩方面的)，而C語言程序無法達(dá)到要求時(shí)。

5)使用混合編程時(shí)的注意事項(xiàng)

(1)在匯編程序中使用其他C語言模塊中定義的變量或函數(shù)名稱時(shí)，需要在引用的名稱前加下劃線。如：C中定義的變量為x，在匯編中引用時(shí)要用_x。

(2)匯編語言寫的子程序需要符合C語言的調(diào)用規(guī)則，尤其是在默認(rèn)的輔助寄存器使用上和棧的使用上要求兼容。

(3)在匯編語言模塊中，需要編程者自己消除流水線沖突。

(4)在使用內(nèi)嵌匯編技術(shù)時(shí)，需要考慮以下內(nèi)容：

①要非常小心地處理，以免破壞C語言操作環(huán)境。編譯器在遇到內(nèi)嵌匯編語句時(shí)，不會對其中的匯編語句進(jìn)行分析處理。

②避免從內(nèi)嵌匯編語句跳轉(zhuǎn)到C語言模塊中，那將極容易造成寄存器使用上的混亂，從而產(chǎn)生難以預(yù)料的結(jié)果。

③不要在內(nèi)嵌匯編語句中改變C語言模塊中變量的值，但可以安全地讀取它們的值。

④在匯編程序中不要使用內(nèi)嵌匯編。

5.中斷服務(wù)程序

在編寫中斷服務(wù)程序時(shí)要注意以下問題。

(1)匯編語言編寫的中斷服務(wù)程序必須對所有用到寄存器進(jìn)行保護(hù)，以免破壞C運(yùn)行環(huán)境。

(2)?C編寫的中斷服務(wù)程序應(yīng)用interrupt關(guān)鍵字聲明。(本書將在第5章中介紹DSP中斷的內(nèi)容)

6.系統(tǒng)初始化

在運(yùn)行C程序前，必須建立C運(yùn)行環(huán)境，此任務(wù)由C引導(dǎo)程序_c_int00完成。

_c_int00包含在庫函數(shù)中，build時(shí)自動將其鏈接到可執(zhí)行程序中，程序的入口地址必須設(shè)為_c_int00起始地址。在前面的任務(wù)之中，程序load以后，我們發(fā)現(xiàn)程序的指針指向_c_int00位置。

_c_int00的源程序存放在由rts.src分離出來的boot.asm中，用戶可根據(jù)需要修改，如：●設(shè)置堆棧指針。

●初始化全局變量：將.cinit段中數(shù)據(jù)拷貝到?.bss段中。

●調(diào)用C程序的主函數(shù)main()。

對于TI公司不同系列的DSP，其C編譯器對C運(yùn)行環(huán)境的處理略有不同，具體參考各自的C編譯器用戶指南。

4.5.1傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法

在大多數(shù)的情況下，我們采用傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法按照以下的方法進(jìn)行：

(1)用匯編語言或C語言混合編程，從零開始。4.5TIDSP軟件開發(fā)平臺

(2)編寫硬件資源頭文件。

①?DSP片內(nèi)寄存器資源頭文件。

●描述片內(nèi)寄存器地址；

●描述片內(nèi)寄存器控制/狀態(tài)位域。

②板上資源頭文件。

●描述片外外設(shè)寄存器地址；

●描述片外外設(shè)寄存器控制/狀態(tài)位域。

(3)編寫應(yīng)用專用的外設(shè)驅(qū)動程序。

①片內(nèi)/片外外設(shè)初始化程序；

②片內(nèi)/片外外設(shè)操作程序。

(4)編寫應(yīng)用專用的算法。

(5)編寫主控程序順序、循環(huán)執(zhí)行。

傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法的程序結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，主函數(shù)為一死循環(huán)，循環(huán)內(nèi)順序執(zhí)行各程序模塊，如任務(wù)1。

圖4-3傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法程序結(jié)構(gòu)圖當(dāng)然如果程序用到中斷(TMS320VC5509的中斷本書將在下章講述)，程序的結(jié)構(gòu)就如圖4-4所示。

如圖4-4所示，程序在初始化之后就進(jìn)入一個(gè)內(nèi)容為空的死循環(huán)之中，等待中斷的到來，具體的任務(wù)在中斷子程序中執(zhí)行。用這種結(jié)構(gòu)開發(fā)的實(shí)時(shí)軟件，我們很難跟蹤它要發(fā)生的事件。

在這里要注意的是這兩種結(jié)構(gòu)與普通的C語言程序之間的區(qū)別，普通的C語言程序結(jié)構(gòu)如圖4-5所示，程序順序地執(zhí)行各個(gè)部分，直到結(jié)束，如第3章的任務(wù)2，因此任務(wù)2的程序并不能真正用于實(shí)際的DSP系統(tǒng)，只是可以用來教學(xué)而已。圖4-4采用中斷的傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法程序結(jié)構(gòu)圖

圖4-5普通的C語言程序結(jié)構(gòu)圖4.5.2TI倡導(dǎo)的DSP軟件架構(gòu)

1.?TI提供的基礎(chǔ)軟件

用傳統(tǒng)的方法，我們編寫程序要從零開始。實(shí)際上TMS320系列DSP的軟件開發(fā)無需從零開始，TI已經(jīng)為我們提供了一系列基礎(chǔ)軟件，這些基礎(chǔ)軟件包括：

●?CSL庫：ChipSupportLibrary芯片支持庫，已為我們定義了DSP片內(nèi)外設(shè)的資源，以及對片內(nèi)外設(shè)的基本操作。

●?DDK：DriverDevelopmentKit設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)包，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動程序模型，方便開發(fā)新的設(shè)備驅(qū)動程序?！?DSPLIB/IMGLIB：SignalProcessingLibrary信號處理庫，提供通用的、已充分優(yōu)化的數(shù)學(xué)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、FFT、濾波、卷積、相關(guān)等信號處理函數(shù)，及壓縮、分析、濾波和格式轉(zhuǎn)換等圖像/視頻處理函數(shù)。

●?DSP/BIOS：嵌入式實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)，用于對實(shí)時(shí)、多任務(wù)進(jìn)行管理和調(diào)度，以及為實(shí)時(shí)分析提供相關(guān)的信息。

●?ReferenceFrameworks：程序參考架構(gòu)，是一個(gè)C程序初始框架，通過其可以迅速創(chuàng)建特定的應(yīng)用程序?！?XDAIS：DSPAlgorithmStandard，DSP算法標(biāo)準(zhǔn)，XDAIS規(guī)定一系列算法編程規(guī)則，只要遵循這些規(guī)則開發(fā)的算法，不同公司提供的算法也可以相互調(diào)用。

2.?TI倡導(dǎo)的DSP軟件架構(gòu)

TI倡導(dǎo)的DSP軟件架構(gòu)如圖4-6所示，以DSP/BIOS實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)為核心，由CSL實(shí)現(xiàn)片上外設(shè)的配置和控制，通過DDK提供一組標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動程序模型(Driver)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)數(shù)據(jù)流操作，外設(shè)數(shù)據(jù)流則由信號處理算法進(jìn)行處理。信號處理算法由兩部分組成，一部分是TI免費(fèi)提供的基礎(chǔ)的信號處理庫(SignalProcessingLibrary)，另一部分為專用的算法，可由用戶自己編寫，或從TI眾多的第三方購買。為了使這些算法通用，TI專門定義了一套算法標(biāo)準(zhǔn)(TMS320DSPAlgorithmStandard)，以此標(biāo)準(zhǔn)編寫的算法程序，可以實(shí)現(xiàn)相互調(diào)用。在此基礎(chǔ)上TI還專門針對不同的應(yīng)用系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套軟件參考架構(gòu)(ReferenceFramework)，作為框架程序，方便用戶在此基礎(chǔ)上快速創(chuàng)建自己的應(yīng)用程序(UserApplication)。

圖4-6TI倡導(dǎo)的DSP軟件架構(gòu)

TI提供的基礎(chǔ)軟件架構(gòu)，為創(chuàng)建設(shè)備驅(qū)動程序和應(yīng)用程序提供了基本的代碼，幫助用戶加速產(chǎn)品原型開發(fā)，縮短開發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市的速度。

那么采用了這種架構(gòu)后的軟件結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的改變。這種方法為硬件中斷和用戶應(yīng)用軟件之間提供了一個(gè)層面。調(diào)度程序按照用戶定義的設(shè)置對不同的實(shí)時(shí)發(fā)生的硬件事件程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)用。這種方式提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，也為日益復(fù)雜的片內(nèi)資源和外設(shè)管理提供了方便。圖4-7所示為采用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)。

圖4-7采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

3.?DSP/BIOS

CCS是一個(gè)完整的DSP集成開發(fā)環(huán)境，所有的TIDSP都可以使用該軟件進(jìn)行開發(fā)。在CCS中，不僅集成了常規(guī)的開發(fā)工具，如源程序編輯器、代碼生成工具(編譯、鏈接器)以及調(diào)試環(huán)境外，還提供了DSP/BIOS開發(fā)工具。

DSP/BIOS是CCS提供的一套工具，它是一個(gè)簡易的嵌入式操作系統(tǒng)，主要是為需要實(shí)時(shí)調(diào)度、同步，實(shí)時(shí)主機(jī)—目標(biāo)系統(tǒng)通信和實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS集成在CCS中，不需要額外的費(fèi)用，但不提供源碼，它是TI公司倡導(dǎo)的eXpressDSP技術(shù)的重要組成部分。

1)

DSP/BlOS功能

(1)搶先型實(shí)時(shí)、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。

●基于優(yōu)先級的、搶先型實(shí)時(shí)調(diào)度程序；

●支持多線程管理與調(diào)度；

●支持4種線程類型：HWI、SWI、TSK、IDL；

●支持3種作業(yè)間的通信方式：Mailboxes、Semaphores、Queues；

●支持周期函數(shù)，方便實(shí)現(xiàn)固定時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)采集，簡化多速率系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；

●提供存儲器管理，實(shí)現(xiàn)動態(tài)存儲器分配。

(2)實(shí)時(shí)分析模塊。

●分析信息實(shí)時(shí)獲取、傳輸和顯示，為早期的系統(tǒng)級排錯(cuò)提供幫助；

●?DSP/BIOS模塊中內(nèi)含分析信息的實(shí)時(shí)獲取功能；

●分析信息的實(shí)時(shí)傳輸由RTDX(Real-TimeDataExchange)技術(shù)實(shí)現(xiàn)；

●完成目標(biāo)DSP與主機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信，C6000RTDX的帶寬為20Kbyte；

●?RTDX是在idle作業(yè)期間完成的，所以對程序執(zhí)行速度的影響最??；

●主機(jī)可以顯示：事件記錄、線程執(zhí)行順序、執(zhí)行次數(shù)的最大值或平均值和總的CPU負(fù)載等信息。

2)

DSP/BIOS的使用

(1)為了方便使用，TI提供一個(gè)可視化的配置工具界面，如圖4-8所示，用于配置實(shí)際系統(tǒng)中所需的DSP/BIOS模塊。

圖4-8DSP/BIOS配置工具界面

(2)

DSP/BIOS是可裁剪的，只有被應(yīng)用程序使用的模塊才會被鏈接到應(yīng)用程序中。

(3)

DSP/BIOS開銷?。?/p>

●代碼大?。?KWords；

●?CPU占用：1MIPS。

(4)?DSP，BIOS采用標(biāo)準(zhǔn)的API，所以不同系列DSP之間的移植容易。

(5)?DSP/BIOS集成在CCS中，無需使用許可費(fèi)。

3)基于DSP/BIOS的程序開發(fā)流程

基于DSP/BIOS的程序開發(fā)是交互式的可反復(fù)的開發(fā)模式，開發(fā)者可以方便地修改線程的優(yōu)先級和類型，首先生成基本框架，添加算法之前給程序加上一個(gè)仿真的運(yùn)算負(fù)荷進(jìn)行測試，看是否滿足時(shí)序要求，然后再添加具體的算法實(shí)現(xiàn)代碼。使用DSP/BIOS開發(fā)軟件需要注意兩點(diǎn)：

(1)所有與硬件相關(guān)的操作都需要借助DSP/BIOS本身提供的函數(shù)完成，開發(fā)者要避免直接控制硬件資源，如定時(shí)器、DMA控制器、串口、中斷等；

(2)基于DSP/BIOS的程序運(yùn)行與傳統(tǒng)的程序有所不同，傳統(tǒng)編寫的DSP程序完全控制DSP，程序依次執(zhí)行，而基于DSP/BIOS的程序，由DSP/BIOS程序控制DSP，用戶程序不是順序執(zhí)行，而是在DSP/BIOS的調(diào)度下按任務(wù)、中斷的優(yōu)先級等待執(zhí)行?；贒SP/BIOS的程序開發(fā)流程如下：

(1)利用配置工具設(shè)置環(huán)境參數(shù)并靜態(tài)建立應(yīng)用程序要用到的對象。要注意的是，在配置工具下創(chuàng)建對象為靜態(tài)創(chuàng)建，對象是不可以刪除的，利用xxx_create可以動態(tài)創(chuàng)建對象，并可以用xxx_delete刪除動態(tài)創(chuàng)建的對象(xxx表示模塊名字，如TSK)。

(2)保存配置文件。保存配置文件時(shí)，配置工具自動生成匹配當(dāng)前配置的匯編源文件和頭文件以及一個(gè)鏈接命令文件。

(3)為應(yīng)用程序編寫一個(gè)框架，可以使用C、C++、匯編語言或這些語言的混合語言來編程。在CCS環(huán)境下編譯并鏈接程序，添加program.cdb和programcfg.cmd到項(xiàng)目工程文件中，其他的文件自動鏈接進(jìn)應(yīng)用程序。如果用戶想使用自己的鏈接命令文件，則需要在自己的命令文件的第一行包含語句“-lprogramcfg.cmd”。

(4)使用仿真器(或者使用硬件平臺原型)和DSP/BIOS分析工具來測試應(yīng)用程序。

(5)重復(fù)上述步驟直至程序運(yùn)行正確。

(6)在實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)過程中，當(dāng)正式產(chǎn)品硬件開發(fā)好后，修改配置文件來支持產(chǎn)品硬件并測試。

4.?CSL(ChipSupportLibrary芯片支持庫)

（1)為什么要設(shè)計(jì)CSL？

①

DSP片上外設(shè)種類及其應(yīng)用日趨復(fù)雜。

②提供一組標(biāo)準(zhǔn)的方法用于訪問和控制片上外設(shè)。

③免除用戶編寫配置和控制片上外設(shè)所必需的定義和代碼。

(2)什么是CSL？

①用于配置、控制和管理DSP片上外設(shè)。

②已為C6000和C5000系列DSP設(shè)計(jì)了各自的CSL庫。

③

CSL庫函數(shù)大多數(shù)是用C語言編寫的，并已對代碼的大小和速度進(jìn)行了優(yōu)化。

④

CSL庫是可裁剪的，即只有被使用的CSL模塊才會包含進(jìn)應(yīng)用程序中。

⑤

CSL庫是可擴(kuò)展的：每個(gè)片上外設(shè)的API相互獨(dú)立，增加新的API，對其他片上外設(shè)沒有影響。

(3)

CSL的特點(diǎn)。

①提供了片上外設(shè)編程的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，其定義了一組標(biāo)準(zhǔn)的API，包括函數(shù)、數(shù)據(jù)類

型、宏。

②定義一組宏，用于訪問和建立寄存器及其域值。

③基本的資源管理：對多資源的片上外設(shè)進(jìn)行管理。

④已集成到DSP/BIOS中：是通過圖形用戶接口GUI對CSL進(jìn)行配置。

⑤使片上外設(shè)容易使用：縮短開發(fā)時(shí)間，增加可移植性。

5.?DDK(DriverDevelopmentKit設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)包)

(1)

TI提供DDK的目的。DDK提供標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動程序模型，使用戶無需從零開始編寫設(shè)備驅(qū)動程序。

(2)設(shè)備驅(qū)動程序模型(IOM)。

①將設(shè)備驅(qū)動程序分為兩個(gè)部分。

●與設(shè)備相關(guān)的：“迷你”驅(qū)動程序(mini-driver)；

●與設(shè)備無關(guān)的：“類”驅(qū)動程序(class-driver)。②“類”驅(qū)動程序。

●設(shè)備驅(qū)動程序的上層抽象，使其與特定設(shè)備無關(guān)，為應(yīng)用程序提供通用的接口；

●

3大類“類”驅(qū)動程序：SIO、PIP和GIO；

●

SIO：流I/O接口，由SIO和DIO組成，DIO負(fù)責(zé)緩沖器管理、信號同步以及底層“迷你”驅(qū)動程序接口；

●

PIP：管道接口，由PIP和PIO組成，PIO負(fù)責(zé)緩沖器管理、信號同步以及底層“迷你”驅(qū)動程序接口；

●

GIO：通用I/O，允許進(jìn)行塊讀塊寫，可以用其新的用戶驅(qū)動程序。

③“迷你”驅(qū)動程序：設(shè)備驅(qū)動程序的底層抽象，與特定設(shè)備有關(guān)，對硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作，DDK規(guī)定一組標(biāo)準(zhǔn)的API，函數(shù)體由用戶根據(jù)實(shí)際硬件設(shè)備編寫。

(3)

DDK在CSL基礎(chǔ)上對外設(shè)I/O進(jìn)行更高層次的抽象。

(4)

Tl免費(fèi)提供DDK的源代碼及相關(guān)文檔(可從TI網(wǎng)站上免費(fèi)下載)。

6.?SignalProcessingLibrary(信號處理庫)

C5000系列DSP基本的信號處理庫：

(1)?DSPLIB提供數(shù)學(xué)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、FFT、濾波、卷積等常用的信號處理函數(shù)。

●?TMS320C54XDSPLIB專門為C54X系列DSP進(jìn)行優(yōu)化；

●?TMS320C55XDSPLIB專門為C55X系列DSP進(jìn)行優(yōu)化。

(2)?IMGLIB提供壓縮、分析、濾波和格式轉(zhuǎn)換等常用的圖像/視頻處理函數(shù)。

●?TMS320C55XIMGLIB專門為C55X系列DSP進(jìn)行優(yōu)化。

TI免費(fèi)提供信號處理函數(shù)庫的源代碼、庫及相關(guān)文檔，可從TI網(wǎng)站上免費(fèi)下載。

7.?DSPAlgorithmStandard(DSP算法標(biāo)準(zhǔn)，XDAIS)

(1)制定XDAIS的目的。

①?DSP軟件系統(tǒng)日趨復(fù)雜，算法由專業(yè)公司、專業(yè)人員開發(fā)。

②算法提供者和算法使用者分離。

③為了使二者協(xié)調(diào)工作，必須定義一組通用的編程規(guī)則和指導(dǎo)方針，以及一組編程接口。

④即使算法使用者和提供者相同，但只要符合XDAIS算法標(biāo)準(zhǔn)，這些算法就可以用到不同的項(xiàng)目中，使算法具有良好的繼承性。

(2)開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的算法。TI提供一組工具用來開發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的算法。

①?ComponentWizardControl：超級向?qū)?，幫助你快速、精確地將你的算法封裝為符合XDAIS標(biāo)準(zhǔn)的算法。

②?QuaiTI：測試工具，用于快速、有效地測試算法是否符合XDAIS標(biāo)準(zhǔn)。

③?DOSA：自動優(yōu)化工具，當(dāng)算法用于靜態(tài)環(huán)境時(shí)，刪除算法中不必要的部分。

8.?ReferenceFrameWork(軟件參考架構(gòu))

(1)?TI提供軟件參考架構(gòu)的目的。

①?DSP系統(tǒng)日趨復(fù)雜。

●包含多個(gè)算法，如同時(shí)包含音頻算法和視頻算法；

●同一個(gè)算法可能需要多道運(yùn)行，如對多個(gè)視頻流進(jìn)行處理；

●不同算法或通道所需的數(shù)據(jù)或幀率可能不同，如音頻幀和視頻幀幀率不同；

●某些DSP硬件系統(tǒng)的存儲容量有限，如C54X系統(tǒng)；

●軟件對象可能需要動態(tài)地創(chuàng)建和刪除，導(dǎo)致存儲器需要進(jìn)行動態(tài)管理；

●硬件系統(tǒng)可能為由DSP和通用處理器構(gòu)成的雙處理器系統(tǒng)。

②

TI精選一些通用的模塊，構(gòu)成軟件參考架構(gòu)。

③讓使用者將精力集中于系統(tǒng)的特定應(yīng)用方面。

(2)?TI根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度已提供3個(gè)軟件參考架構(gòu)。

①?RF1：小型系統(tǒng)，主要用于由C54X和C55X實(shí)現(xiàn)的低端系統(tǒng)；

②?RF3：中型系統(tǒng)，主要用于由C54X和C55X實(shí)現(xiàn)的高端系統(tǒng)和C6X實(shí)現(xiàn)的低端

系統(tǒng)；

③?RF5：大型系統(tǒng)，主要用于由C6X實(shí)現(xiàn)的高端系統(tǒng)。

一、任務(wù)目的

(1)學(xué)習(xí)用標(biāo)準(zhǔn)C語言編制程序；了解常用的C語言程序設(shè)計(jì)方法和組成部分。

(2)學(xué)習(xí)編制鏈接命令文件，并用來控制代碼的鏈接。

(3)學(xué)會建立和改變map文件，以及利用它觀察DSP內(nèi)存使用情況的方法。

(4)熟悉使用軟件仿真方式調(diào)試程序。任務(wù)3編寫一個(gè)以C語言為基礎(chǔ)的DSP程序

二、所需設(shè)備

PC兼容機(jī)一臺，操作系統(tǒng)為Windows2000(或Windows98、WindowsXP，以下默認(rèn)為Windows2000)，安裝CCS(CodeComposerStudio)2.21軟件。三、相關(guān)原理

1．標(biāo)準(zhǔn)C語言程序

CCS支持使用標(biāo)準(zhǔn)C語言開發(fā)DSP應(yīng)用程序。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)C語言編制程序時(shí)，其源程序文件名的后綴應(yīng)為?.c(如volume.c)。

CCS在編譯標(biāo)準(zhǔn)C語言程序時(shí)，首先將其編譯成相應(yīng)匯編語言程序，再進(jìn)一步編譯成目標(biāo)DSP的可執(zhí)行代碼，最后生成的是COFF格式的可下載到DSP中運(yùn)行的文件，其文件名后綴為?.out。由于使用C語言編制程序，其中調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)C的庫函數(shù)由專門的庫提供，在編譯鏈接時(shí)編譯系統(tǒng)還負(fù)責(zé)構(gòu)建C運(yùn)行環(huán)境，所以用戶工程中需要注明使用C的支持庫。

另外，由于TMS320VC5509DSP的存儲器區(qū)域較大，程序中如果要使用大于64K的數(shù)據(jù)空間，需要設(shè)置C工程使用大模式、連接大模式庫。

2．命令文件的作用

命令文件(文件名后綴為?.cmd)為鏈接程序提供程序和數(shù)據(jù)在具體DSP硬件中的位置分配信息。通過編制命令文件，我們可以將某些特定的數(shù)據(jù)或程序按照我們的意圖放置在DSP所管理的內(nèi)存中。?命令文件也為鏈接程序提供了DSP外擴(kuò)存儲器的描述。在程序中使用cmd文件描述硬件存儲區(qū)，可以只說明使用部分，但只要是說明的，必須和硬件匹配，也就是說只要說明的存儲區(qū)必須是存在的和可用的。

3．內(nèi)存映射(map)文件的作用

一般地，我們設(shè)計(jì)、開發(fā)的DSP程序在調(diào)試好后，要固化到系統(tǒng)的ROM中。為了更精確地使用ROM空間，我們就需要知道程序的大小和位置，通過建立目標(biāo)程序的map文件可以了解DSP代碼的確切信息。當(dāng)需要更改程序和數(shù)據(jù)的大小和位置時(shí)，就要適當(dāng)修改cmd文件和源程序，再重新生成map文件來觀察結(jié)果。另外，通過觀察map文件，可以掌握DSP存儲器的使用和利用情況，以便進(jìn)行存儲器方面的優(yōu)化工作。

4．程序設(shè)計(jì)要求

程序框圖如圖4-9所示。

圖4-9任務(wù)3程序框圖

四、任務(wù)步驟

(1)準(zhǔn)備。

設(shè)置CCS為軟件仿真模式。

(2)建立新的工程文件。

①雙擊桌面上圖標(biāo)，啟動CCS2.21。

②按照圖4-10所示的操作順序進(jìn)行設(shè)置，建立CProgram.pjt。

圖4-10建立CProgram.pjt

(3)設(shè)置工程文件。

按照圖4-11所示的操作步驟設(shè)置工程文件。

(4)編輯輸入源程序。

①?C語言程序。

a.首先新建源程序，如圖4-12所示。圖4-11設(shè)置工程文件

圖4-12新建源程序

b.輸入源程序：

main()

{

intx,y,z;

x=1;y=2;

while(1)

{

z=x+y;

}

}

c.保存源程序?yàn)镃Program.c，如圖4-13所示。

圖4-13保存源程序?yàn)镃Program.pjt②?.cmd文件。

a.如同C語言程序的第a操作，建立空的源程序。

b.輸入鏈接命令文件內(nèi)容：

-lrts55x.lib

MEMORY

{

DARAM:o=0x100,l=0x7f00

DARAM2:o=0x8000,l=0x8000

}

SECTIONS

{

.text:{}>DARAM

.bss:{}>DARAM

.stack:{}>DARAM

.cinit:{}>DARAM

}

注意：第1行中減號后面和第5、6行中等號前邊字母是小寫的“L”。

c.如同C語言程序的第c步操作，將文件在項(xiàng)目文件夾下保存為CProgram.cmd。

在鏈接命令文件中，將可用內(nèi)存分為兩塊：DARAM和DARAM2，而在其后指定程序只占用DARAM塊，DARAM2留作其他用途(此程序未使用)。另外，第1句指定編譯器使用庫rts55x.lib，這是一個(gè)大模式庫。

③將上述編譯的源程序加入工程CProgram.pjt。

(5)編譯源文件、下載可執(zhí)行程序。

①單擊菜單“Project”、“RebuildAll”。

②執(zhí)行File→LoadProgram，在隨后打開的對話框中選擇剛剛建立的項(xiàng)目文件夾下的\debug\CProgram.out文件。完成后，系統(tǒng)自動打開一個(gè)反匯編窗口“Disassembly”，并在其中指示程序的入口地址