用C语言开发DSP系统的全过程.doc

一个合格的硬件工程师，应该都学，我推荐你先学习C语言，因为汇编入手太慢，写程序要以C为主，需要高速的或者底层的操作用内嵌汇编的方式。汇编和c同样重要，相互配合，缺一不可！汇编的重要性：帮助你从根本上彻底和完全了解芯片的结构和性能，以及工作原理，如何使用。在小的芯片上实现小的系统。系统的调试。尽管你使用了高级语言，在调试中可以帮助你了解C代码的性能和特点，甚至找到使用开发平台本身的BUG。编写时序要求严格的代码，实现一些高级语言不易实现的功能。从目前的技术和应用发展来看，对硬件工程师的要求越来越高。以我的观点，作为单片机和嵌入式系统开发真正的高手，应具备以下几个方面的综合能力：硬件。模拟、数字电路的雄厚基础，了解跟踪现在市场上的各种元器件的应用和发展，能够进行可靠、完善的电路设计以及PCB的设计。软件。不仅需要精通汇编语言，也要精通C语言，要有好的单片机系统程序设计理念和能力，学校中学的那些分支结构、循环结构等基本原理远远不够！要有基本的数据结构的知识。否则你如何设计实现USB HOST读U盘的接口？如何实现嵌入式WEB系统？以及如何使用真正了解和使用RTOS？具备计算机网络和数字通信的基础知识，从根本上熟悉和了解各种协议的构造和实现，如：UART、RS232、SPI、I2C、USB、IEEE802、TCP/IP等。计算机应用的高手。熟练阅读英文资料。热爱和喜欢电子技术，具备刻苦精神、踏踏实实，不弄虚作假，不浮躁。多动手，勤实践。有强烈的专业和钻研精神。最后一条最重要！摘要:目前很多嵌入式系统以DSP 为核心构建，但是，采用汇编语言开发DSP 系统存在开发难度大、开发周期长、维护性差等缺点，应用C 语言开发DSP 系统是广大嵌入式开发者的迫切要求。有关单片机的C 语言开发有相当多的资料可以参考，而DSP 系统的C 语言开发却很少见。本文以TI 公司的DSP 器件TMS320F24X 系列为例，讲述怎样用C 语言开发一个完整的DSP 嵌入式系统。 大家在开发嵌入式产品时首先会想到用控制器的汇编语言编写*程序，主要原因是：一、汇编语言生成的程序对应的二进制代码少，程序执行要比高级语言生成的程序快。二、控制器刚问世时，没有相应的高级语言可供使用。三、存储器的价格问题和寻址空间的限制。 以上所述问题目前都基本上解决了，在这就不阐述了。实际情况是：在单片机的应用领域，开发者开始使用C语言进行开发了。大家发现用高级语言开发嵌入式产品是如此轻松，并且C语言程序编译后的二进制代码也非常短小精练。 目前使用最多的数字信号处理器（DSP）是美国TI公司的TMS320家族，而工业控制上用的最多的又是TMS320F2XX系列，TI公司为每一个DSP 芯片提供了汇编语言和C语言供开发者选用，本人一直使用C语言进行产品开发，而目前很少见到这方面的介绍，所以特撰此文以TMS320F240为例，向各位同行推荐用C语言开发DSP嵌入式系统。1、DSP的C语言的特殊性 大家在使用51系列C语言时已经注意到，控制器的C语言和PC机上使用的C有一个显著的特点：经常要对硬件操作，程序中有大量针对控制器内部资源进行操作的语句。所以，开发者要明白怎样用C语言来操纵控制器的内部资源，既怎样用C语句操作寄存器和内部存储器等。举个例子，在51汇编中我们写 MOV A，#20H，汇编程序能够识别A是指累加器，而在51 C程序中我们写 ACC=32；，编译器能够识别ACC是指累加器而不是一般的变量。即每一个寄存器都有一个专有名字供开发者使用，它们定义在一个头文件reg51.h 中，程序员只需在程序的开始部分用#include“reg51.h”语句将该文件包含进来即可。注意：这些寄存器的名字不能用做变量名。同样，在TMS320F240的C语言中也有一个头文件C240.H定义各个寄存器的名称，这里摘录几条语句进行介绍。比如：#define IMR （PORT）0x0004）#define XINT1_CR （PORT）0x07070）IMR 、XINT1_CR就对应两个寄存器，实际是寄存器的地址，用高级语言的说法是指针。我们也在程序的开始部分用#include“c240.h”语句将该文件包含进来。这样，在DSP的C语言中使用它们只需在前面加一个星号（*），例如，*IMR=0X1010；/* 将16进制数1010H赋给IMR寄存器 */*XINT1_CR=0X0A0B0；/*将16进制数A0B0H赋给XINT1_CR寄存器 */ 开发者最好将c240.h这个文件打印出来，弄清楚各个寄存器的定义名称。至于不涉及硬件的语法和ANSI 语法一样，需要注意的是，有些ANSI标准中的函数在DSP的编译器中不提供，读者可以参考DSP编译器的C语言手册。搞清楚了这些特殊性，由汇编语言转到C语言开发是很容易的事，当然，没有汇编语言编程基础的人同样可以用C语言开发DSP应用系统。 有关嵌入式系统的C语言编程可参考单片机与嵌入式系统应用2001年1到6期上马忠梅的“嵌入式C编程技术”，本文不做讨论。下面只针对以TMS320F240芯片为处理器的嵌入式C语言编程进行阐述，希望能够指导读者进行具体操作。2、TMS320F240芯片的C语言开发过程简单地说，整个过程包括以下五个步骤：编辑C语言源程序 编译源程序（注意编译参数） 链接目标文件（注意用CMD文件） 在线仿真 固化程序 下面分别进行阐述。一 源程序的编辑 可以用任何一个编辑器书写源程序，如EDIT、NOTEPAD等，最后以.C为后缀存盘。源代码可以写在一个C文件中，也可写在多个C文件中，有些预定义变量和函数原型声明可以集中放在一个头文件中。注意事项：不要忘记在C程序的前面用 #include “c240.h”将寄存器定义文件包括进来。二 源程序的编译 源程序编辑好后可以用DSPCL编译程序进行编译，生成OBJ文件。使用格式： DSPCL 源文件名 参数例如：DSPCL EX1.C V2XX GK MN常用参数的意义：V2XX：表示C编译器选择处理器2XX系列GK：保留编译生成的汇编文件（.ASM文件）MN：进行正常优化其他参数请参考DSP编译器的手册。如果有多个源文件，分别编译。每一个源文件经编译后产生一个OBJ文件和ASM文件。三 目标文件的链接（一） TI公司的COFF文件格式 TI 公司新的汇编器和编译器创建的目标文件采用COFF的目标文件格式（Common Object File Format）采用COFF格式有利于模块化编程，为管理代码段和目标系统存储器提供更加强有力和灵活的方法。基于COFF格式编写汇编程序或C语言程序时，不必为程序代码和变量指定目标地址，为程序编写和程序移植提供了极大的方便。 COFF格式的基本思想是：鼓励程序员在用汇编语言或C语言编程时运用代码块和数据块的概念。这种块称为SECTION，是目标文件中的最小单位。所有的块分为两大类：已初始化块和未初始化块，已初始化块包含程序代码和数据，未初始化块是为未初始化的数据在存储器中的保留块。C编译器对C程序编译后产生已初始化块和未初始化块，已初始化块如 .text 块、 .const 块、.cinit块 ；未初始化块如.bss 块。举个例子，当程序员用C语句 floatdata100；定义一个数组时不需要指定这100个数组元素的具体位置，编译器会在数据区预留所需空间，到链接时链接器会具体定位。（二） 链接器对块的处理 链接器对块的处理有两个功能：其一，将COFF目标文件中的块用来建立程序块和数据块，并将这些块组合成可以被DSP芯片执行的COFF输出模块；其二，链接器为输出块指定存储位置。 链接器提供两个命令实现上述功能：MEMORY和SECTIONS。MEMORY命令定义目标系统的存储器，程序员可以定义每一块存储器并指定起始地址和长度；SECTIONS命令用来定义输入块的组合和输出块在存储器中的存放位置。若不用MEMORY和SECTIONS命令，链接器采用缺省的分配算法；推荐使用这两个命令，但要注意这两个命令在CMD文件（链接器命令文件）中使用。下面分析一个TMS320F240芯片的典型CMD 文件。（假设文件名EX1.CMD）1、 CMD文件的构成及其详细解释BOOT.OBJ /* F240的中断矢量表，参见后面的说明 */EX1.OBJ /* 源程序编译后对应的目标文件 */* 若程序有多个目标文件，一块写在这里 */-STACK 0X400 /* 设定系统堆栈 */-C /* ROM初始化 */-O EX1.OUT /* 输出的文件名 */-M EX1.MAP /* 输出映像文件名 */-L RTS2XX.LIB /* 链入RTS2XX.LIB库 */MEMORY /*MEMORY命令规定系统的存储器配置 */PAGE 0：ROM0： origin=0000h，length=003fh /* FLASH ROM */PAGE 0：ROM1： origin=0040h，length=0200h /*FLASH ROM */PAGE 0：ROM2： origin=0240h，length=3000h /* FLASH ROM */PAGE 1：RAM_B2：origin=0060h，length=0020h /* 内部RAM B2 */PAGE 1：RAM_B1：origin=0300h，length=0100h /* 内部RAM B1 */PAGE 1：RAM_B0：origin=0100h，length=0100h /* 内部 RAM B0 */PAGE 1：RAM_EX：origin=0d000h，length=2800h /* 外部扩展RAM */SECTIONS /* SECTIONS 命令规定了程序中块的具体分配方法 */.vectors：load=ROM0 /* 规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 /* 系统程序的存放位置 */.bss load=RAM_B0 /*未初始化数据的存放位置 */.const load=RAM_B1 /* 已初始化数据的存放位置 */2、TMS320F240链接时所需的中断矢量表文件TMS320F240的目标文件在链接时要用到中断矢量表，中断矢量表用汇编语言编写，和具体的DSP芯片有关，假设TMS320F240的中断矢量表对应的汇编程序为BOOT.ASM，汇编后的文件名为BOOT.OBJ。下面是一个典型的矢量表文件（假设程序名为BOOT.ASM）。.port /* 定义中断函数的名字 */.globl _c_int0 /* 中断0对应的函数名 */.globl _c_int1 /* 中断1对应的函数名 ，以下语句的意义相同*/.globl _c_int2 /* 可以将中断函数名看作中断入口地址 */.globl _c_int3 /* 矢量表的存放不需程序员干预 */.globl _c_int4.globl _c_int5.globl _c_int6.globl _c_int7.globl _c_int8.sect “.vectors”/*用.sect命令自定义一个块，用于存放中断矢量表 */RSVECT B _c_int0 /* 中断0发生后，程序的跳转目的地址 */INT1 B _c_int1 /* 中断1发生后，则跳到c_int1（）函数处 */INT2 B _c_int2 /* 意义同上，下同 */INT3 B _c_int3INT4 B _c_int4INT5 B _c_int5INT6 B _c_int6用汇编器汇编该程序，命令形式：DSPA BOOT.ASM V2XX 生成BOOT.OBJ文件供链接器使用。这样，我们就可以按如下形式在C源程序中编写中断函数：void c_intx（） /* x为18中之一 */中断程序的C语句系列；注意事项：c_int0()是系统入口函数，用户不能编写。经过上面对命令文件（CMD文件）和中断矢量表的介绍，接下来可以链接命令文件来生成所需要的OUT文件供DSP芯片执行或进行软仿真。命令形式：DSPLNK CMD文件名 例如：DSPLNK EX1.CMD另一种情况是，不使用CMD文件，使用缺省配置，简单介绍如下：命令形式：DSPLNK OBJ文件名 参数例如 DSPLNK EX1.OBJ BOOT.OBJ O XX1.OUT M XX1.MAP以上三步可以用下图描述： 四 程序的仿真EMURST 仿真器复位命令EMU2XXW EX1.OUT 载入COFF格式的二进制代码仿真运行，有关调试器的使用限于篇幅在此就不做讨论了。五 程序的固化 程序仿真运行正确后，需要固化到FLASH ROM中，TMS320F240内部有16K字的FLASH ROM可以用来固化程序，而不需要外扩EPROM（程序不大于16K字的情况下）。 TI公司提供有固化程序的软件，可以通过仿真器经JTAG口将程序写入芯片内。目前发展了一种新的固化技术，可以通过串口写入DSP芯片，特别适合于现场调试。下面介绍通过JTAG口的固化方法。首先用EMURST命令复位调试器，然后执行下面三个批处理文件。第一步，执行BC0.BAT 批处理文件，将FLASH ROM 清除（CLEAR），使全为0。第二步，执行 BE0.BAT 批处理文件，将FLASH ROM 擦除（ERASE），使全为1。以上两步不需要修改软件包中自带的这两个BAT文件。第三步，执行BP16K.BAT 批处理文件，将自己的OUT文件写入到DSP内部的FROM中。执行这一步之前，要先修改BP16K.BAT，将待写入的OUT文件替换成自己的OUT文件，下面看一下这个批处理文件。假设软件包的安装目录为C：DSP，该目录下有一个子目录SRC。prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpx.out 要写入的OUT文件如果要将EX1。OUT写入到DSP的FLASH中，则执行下面的命令：prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpX.out c:dspEX1.out经过以上步骤既完成了程序固化，可以将系统放到现场实验了。注意:固化程序时,CPU的一定要工作在20MHz的频率下。在SRC子目录下有一个配置文件C240_CFG.I文件，读者可以根据程序说明并结合自己系统的外部晶振频率将CPU的工作频率设为20MHz（写入时的频率）。结 论本文以TMS320F240的开发为例，介绍了怎样用C语言开发DSP系统的全过程，希望对读者会有所启发和帮助。有关怎样用C语言编程使用 TMS320F240内部其他资源（如：定时/比较器、ADC、SCI、SPI、中断器）和怎样扩展DSP的外围电路等编程技术见后面的叙述。本文来自: DZ3W.COM 原文网址：/mcu/dsp/0073191.html直到接触到DSP，由于使用TI的库文件例程的缘故，对结构体，联合体等有了进一步的了解，也对一个工程变量的使用有了更深的认识。下面对谈谈对DSP C刚入门者的一些建议：DSP程序的定位配置CMD文件，要求熟悉DSP的存储器结构。这一部分对接触硬件多一些的新手很容易，其实也就是配置一般的C语言编译器的一部分，比如AVR单片机的头文件，cpu选择等在DSP中就是这一部分完成。另外还要注意TI例程中对加密位，看门狗的处理。 当然是C语言的一些基础了：运算符，优先级，几个基本流程控制语句。这些无论是什么C平台运行都一样的，基础中的基础。但是也很容易因为这些基础的