武汉大学DSP讲义第三部分 TI DSP软件开发工具CCS的使用

1,数字信号处理器DigitalSignalProcessor第三部分TIDSP软件开发工具CCS(CodeComposerStudio)的使用,纪震博士Dr.JiZhenShenzhenUniv.-TexasInstrumentsDSPsLab2003.02,Dr.JIZHEN,2,1CCS集成环境IDE(IntegratedDevelopmentEnvironment),不仅仅是代码生成工具具备基本调试功能，还具备实时分析的能力支持整个软件开发过程：设计代码生成(项目建立，源程序编写，配置文件)调试(语法检查，探测点，日志log功能)实时分析(实时调试，实时状态显示，任务切换跟踪),实时(RealTime)是DSP的灵魂,Dr.JIZHEN,3,1.1CCS集成环境IDE,Dr.JIZHEN,4,1.1CCS集成环境IDE的组成,Dr.JIZHEN,5,1.1CCS集成环境IDE的组成,包括主机和目标系统两部分CCS首先是作为代码生成工具，作为代码生成工具有这样一些输入：配置工具产生的配置文件，DSP/BIOSAPI的库函数。自己的程序文件.c，.h，生成可执行文件主机方：最低层是JTAG，上面是调试器，再上面是CCS的各种插件，包括DSP/BIOS插件（实时调试），还用RTDX（实时数据交换）目标系统一方：最底层是硬件和JTAG，向上是DSP/BIOS实时操作系统（这是可选的也可以没有操作系统，完全自己管理），再向上是应用程序.,Dr.JIZHEN,6,1.2CCS代码生成工具流图,Dr.JIZHEN,7,1.2CCS代码生成工具流图,每个白色框代表一种代码生成工具，条纹框是它的输入文件类型比如：C编译器（C程序），汇编优化器（线性汇编程序），汇编器（汇编），建库工具，连接器最后可执行文件由调试器加载目标系统以上的工具时常用和通用的.其它的工具hexconversionutility16进制转换工具,把COFF转换为其它格式文件写到EPROM中cross-referencelister产生交叉参考列表,它列出定义的symbol,定义symbol的行,以及用到symbol的位置(行),还有symbol的类型,编译和连接时分配给symbol的值.absolutelister,产生连接后的coff文件的绝对地址列表Archiver:文档管理工具打包.,Dr.JIZHEN,8,CCS代码生成工具流图,Dr.JIZHEN,9,1.3CCS软件,TI公司耗资近2亿美元CCS2.0ForC5000系列CCS2.0ForC6000系列CCS2.0ForDSK（DeveloperStartKit,初学者开发套件）CCS2.1升级包3,Dr.JIZHEN,10,1.3.1CCS2.0界面(1),Dr.JIZHEN,11,1.3.1CCS2.0界面(1),CCS提供一个类似VC的集成开发环境，使用比较方便有菜单，工具条，左边是项目窗口，右边是代码编辑窗口(和图形显示窗口)，下边是编译器编译结果，和变量显示窗口,和寄存器观察窗口.Project工具条：编译，连接，设置三种点：断点、探点（probe）、时间分析点（profile）调试工具条：程序step运行（4种），连续运行（2种），查看变量、寄存器、存储器，调用堆栈，反汇编窗口Standard工具条：新建，保存，打开，查找，剪贴,Findinfiles功能比较好用编辑工具条：mark（大小括号）查找，缩进（outdent），书签,Dr.JIZHEN,12,1.3.1CCS2.0界面(2),CCS提供一些类似VC的代码编辑功能语法高亮显示，自动缩近，文字查找等等原程序和反汇编同时显示（逐条语句对应,但优化后是模块对应）,Dr.JIZHEN,13,1.3.2CCS2.0项目管理,应用程序按项目来管理，按层次以图形化的方式显示项目文件(.mak)CMD文件.h头文件.lib库文件.c源程序,Dr.JIZHEN,14,1.3.3CCS2.0图形化设置,各种编译选项（汇编器选项，连接器选项等）通过图形化方式来设置，不需要手工添加选项,Dr.JIZHEN,15,1.3.3CCS2.0图形化设置,Dr.JIZHEN,16,1.3.4CCS2.0调试功能(1),断点设置:多种step方法:singlestep(stepinto);stepover;stepout;runtocursor运行到断点处自动更新窗口观察和编辑变量、寄存器和存储器调用堆栈（callstack），显示函数调用层次关系.补充上电时的工作：$ASM$(simulator,硬件上电复位RESET中断服务程序)c_int00_auto_init(C变量初始化)返回后c_int00调main()函数.Main()完成后，c_int00调exit(1),做一些清楚工作,如关闭打开的文件.exit在调abort,无限循环利用探点(probepoint)流入流出(streaminandout)存储器数据,Dr.JIZHEN,17,1.3.4CCS2.0调试功能(2),图形化显示数据一维数据，二维图象，眼图等代码剖析（Profile）计算代码运行时间,Dr.JIZHEN,18,1.3.4CCS2.0调试功能(3),Dr.JIZHEN,19,1.3.5CCS2.0DSP/BIOS操作系统,DSP/BIOS是一个实时操作系统RTOS提供通常的RTOS的功能（任务调度，任务间通讯）提供驱动程序模型，层次化地设计应用程序DSP/BIOS以CCS插件的形式提供一些实时分析工具程序跟踪：观察任务的调度、切换性能监视：观察CPU的负载状态统计：对事件做统计提供RTDX（实时数据交换），不打断DSP运行的情况下实现主机和DSP的数据交换,Dr.JIZHEN,20,1.3.6CCS2.0RTDX(1),RTDX,即Real-timeDataExchange提供了一种实时，连续的观测手段，不打断DSP运行（数据可连续观测,也可传回来存储后观测）不打断DSP运行的情况下，主机和DSP间传递数据回传到主机的数据可以在“OLE自动化客户”中显示,Dr.JIZHEN,21,1.3.6CCS2.0RTDX(2),包括Host方和Target方Target方编程接口RTDXtargetAPIHost方编程接口RTDXCOMAPI（组件对象模型COM是windows下一种编程技术）,Dr.JIZHEN,22,1.3.7CCS2.0界面(2),主机方的RTDX库是和CCS集成在一起的主机一方有一个函数接口，目标方DSP上也有一个函数接口主机应用程序通过COMAPI发送数据到DSP，或接收数据，应用程序可以按自己的方式来显示数据，RTDX可以脱离DSP/BIOS使用，给用户灵活性下一张图是一个例子，用LabView作一个显示界面，LabView调用RTDXAPI得到DSP传来的数据,Dr.JIZHEN,23,1.3.7CCS2.0界面(2),这是一个fir滤波的例子.HOST原始数据(显示,左上方)(RTDX)dspfilter(RTDX)HOST(显示,左下方)左上方:原始的数据左下方:滤波后数据右上方:dsp的fir滤波后的信号(左下方显示)的功率谱右下方:Labview对原始信号进行fir滤波后的信号的功率谱(对比),Dr.JIZHEN,24,1.3.8CCS2.0的文件与环境变量,.mak.lib.obj.out.wks(.wks保存当前CCS中的设置：打开的变量窗口，显示的图形。方便，快捷。)可编辑文件：.c.asm.h.cmd(.sa)三个环境变量：C6X_A_DIR，C6X_C_DIR，PATH,Dr.JIZHEN,25,CCS小结,CCS不仅仅是代码生成工具，对软件开发的各个阶段都有支持提供底层实时操作系统DSP/BIOS提供RTDX新的实时调试手段，与CCS集成，不需要自己添加额外的用于调试的硬件（但是速率比较低）,Dr.JIZHEN,26,2简单程序开发流程（1）建立项目,ProjectNew选择一个目录，生成一个项目文件test.mak,Dr.JIZHEN,27,2简单程序开发流程（2）添加文件,ProjectAddFilestoProject添加文件（.c，.lib，.cmd，.sa，.asm）,1）vectors.asm包含汇编指令处理reset中断服务程序，跳转到Cc的入口.c_int00.2）扫描dependence：.h,Dr.JIZHEN,28,2简单程序开发流程（3）代码编辑,双击项目窗口的文件名，开始编辑源程序,Dr.JIZHEN,29,2简单程序开发流程（4）设置编译选项,ProjectOptions,Dr.JIZHEN,30,2简单程序开发流程（4）设置编译选项,Dr.JIZHEN,31,2简单程序开发流程（4）设置编译选项,Dr.JIZHEN,32,2简单程序开发流程（5）Build，Debug,ProjectBuild,Dr.JIZHEN,33,2简单程序开发流程（6）Debug,加载程序FileLoadProgram设置断点，通过WatchWindow观察变量单步执行,黄色条代表当前执行到那条语句紫色条代表断点位置,Dr.JIZHEN,34,2简单程序开发流程（7）Profile（剖析）,ProfileEnableClock,设置profilepoint（绿色条）每个绿色条在窗口中对应有一行统计数字，用来统计profilepoint（绿色条）之间的时钟数调试器内部有时钟计数，最后查看每一个观测点的运行时间,Dr.JIZHEN,35,2简单程序开发流程（7）总结,按项目管理图形化的编译选项设置提供各种调试功能，断点方式，Profile方式,下面介绍一个例子，将学习到probepoint（用于从文件读入数据），图形显示，animation等调试方法,Dr.JIZHEN,36,3算法测试和文件IO（1）探点,Probe（探点）1)适合于算法的开发，功能验证2)可以完成这样的功能从一个文件中读入数据到一个DSP的缓冲区将一个DSP的缓冲区写到文件中3)探点类似于断点，又不同于断点运行到Probepoint，DSP会停顿下来完成一些动作后（读写文件），程序继续运行4)文件输入输出的设置：FileFileI/O5)Probe的设置：类似断点的设置（用工具条）,Dr.JIZHEN,37,3算法测试和文件IO（1）探点,Dr.JIZHEN,38,3算法测试和文件IO（2）图形,CCS支持一维图形，二维图象（标准的数据格式），眼图等显示方式有放大、缩小等功能可以方便直观地判断算法执行的效果,Dr.JIZHEN,39,3算法测试和文件IO（3）GEL,GELGeneralExtensionLanguage一种类似C的解释型语言，可实现循环等程序结构提供基本的程序控制命令，类似以前emulator提供的命令，GEL_Go(),GEL_Reset()等等可以制作菜单（可以加入到CCS主菜单），对话框，滑动条,Dr.JIZHEN,40,4基于DSP/BIOS程序的调试（1）,DSP/BIOS提供“虚拟仪器”的调试方法以图形化的方式观察程序执行的流向，任务如何调度、切换的以图形化的方式观看CPULOAD（CPU负荷），了解CPU还有多大的运算能力应用程序必须是基于DSP/BIOS的程序，DSP/BIOS提供图形化的界面设置各个模块的参数,Dr.JIZHEN,41,4基于DSP/BIOS程序的调试（1）,Dr.JIZHEN,42,4基于DSP/BIOS程序的调试（2）,通过RTA设置观看的内容通过ExecutionGraph观察任务切换通过CPULoadGraph观察CPU负荷用过STS观察事件的统计都是DSP/BIOS提供的功能,Dr.JIZHEN,43,4基于DSP/BIOS程序的调试（2）,Dr.JIZHEN,44,5基于RTDX的实时调试（1）,可以实时地对DSP进行调试，不打断DSP的运行可以在不打断DSP运行的情况下，在Host和DSP之间传递数据是一个双向数据通道，既可以用来为主机收集目标系统的数据，也可以用来调整目标系统的参数可以和主机的应用程序集成，实现自己的用户界面（而不是在CCS环境中,Dr.JIZHEN,45,5基于RTDX的实时调试（2）,RTDX包括Host和Target两部分主机应用程序通过COMAPI与RTDX库通讯，目标系统上也有RTDX的函数接口主机库支持两种接收数据模式：连续、非连续连续模式下，RTDX库只是缓冲数据，适合只显示、不存储的应用程序非连续模式下，接收的数据被写入一个日志（LOG）文件中，适合需要存储数据的应用程序,Dr.JIZHEN,46,6一些调试经验(1),1)一次新增的调试代码不能过长.2)防御式编程:如通信中的等待时间不能过长3)对感兴趣的事件做记录:中断发生次数,等待超时计数4)CCS的运行中添加断点和运行前添加断点5)窗口刷新的影响:大量的数据更新回影响底层的时序6)随时关系程序运行时间,过长会影响时序,设置计算器.,Dr.JIZHEN,47,6一些调试经验(2),7)注意数组的越界和指针的使用:也是其它编程通常的错误,这个错误可能