第四章 DSP开发方法及开发工具ppt课件

1、第四章 DSP开发方法和开发工具,4.1 数字信号处理器（DSP） 的开发流程,数字信号处理器（DSP）的开发与调试,DSP系统的设计分为硬件/软件两个部分，两者可以在各自的开发平台上分别进行前期设计与调试，然后进行系统的联调。 硬件设计 DSP选型/系统结构确立 性能/功耗分析 开发周期/成本分析 电路设计/调试 调试工具： DSP在线硬件仿真器（Emulator)、DSP开发/评估板（Evaluation Board)、示波器、逻辑分析仪。 软件设计 算法确定/程序流程图 软件编制（汇编/C语言） 汇编/编译/链接 软件模拟 调试工具： 汇编/编译/链接程序，软件模拟/调试器（Simula

2、tor/Debugger) 系统联调对整个系统的软/硬件进行的综合调试。 调试工具：硬件仿真器、DSP开发/调试集成环境（IDE/IDDE）、DSP OS，etc.,DSP系统的开发流程图 系统级设计,系统功能要求,系统性能及算法模拟,处理速度、开发周期、体积、成本，功耗、供货、升级,器件选型：DSP型号、存储器、I/O、FPGA、A/D、D/A,系统设计框图,硬件设计,软件设计,DSP系统的开发流程图电路/软件设计,电路原理图设计,生成电路网表,设计印制电路板,印制板制造,器件安装,软件流程图绘制,高级语言程序设计,汇编语言程序设计,汇编算法库,实时运行库,编译,汇编,链接,软件模拟,硬件调

3、试,软/硬件系统联调,示波器 逻辑分析仪,修正,DSP系统的开发流程图系统联调,系统在线仿真,硬件电路,软件程序,PC机仿真,仿真结果?,有错误,修正,固化程序,嵌入系统设备进行联调,连接外部设备,综合测试,满足系统要求?,否,修正,否,修正,成品制造,示波器 逻辑分析仪,是,4.2 DSP 开发工具概述,开发工具概述,早期的开发环境： ADI-DSP 3.3 行编译和链接器 目前使用的开发环境 VisualDSP+：V1.0 V2.0 V3.0 V4.0V5.0 支持ADI公司的各种DSP器件的开发 ADSP21xx（定点） Blackfin系列（定点） SHARC系列（浮点） TigerS

4、HARC系列（浮点）,VisualDSP支持的广泛性,VisualDSP+的演变,VisualDSP+V1.0 集成了两大部分：集成的开发环境（Integrated Development Environment，简称IDE）和VisualDSP Debugger。 VisualDSP+V2.0 将IDE和Debugger集成到一个环境中，称为IDDE（Integrated Development and Debugging Environment），并且提供了更强大的功能。 VisualDSP+V3.0 在V2.0的基础上，支持新型高档处理器的开发，增加了专家链接器，其功能更完善。 Visu

5、alDSP+V4.0 在V3.0的基础上，可以支持各种处理器的开发。,VisualDSP+中集成的开发工具,C/C+编译器 超过100种的数学、DSP实时库和C实时库 汇编器 链接器 分配器 加载代码产生器 硬件仿真器 软件模拟器,与之配套的硬件仿真器,MTN-ICE ISA插卡 SUMMIT-ICE PCI插卡 APEX-ICE USB接口 Trek-ICE 网络接口,VisualDSP+编译环境的特点（1）,具有强大的编辑器功能 编辑器能够自动识别关键字、注释等并可以设置不同的颜色来加以区分。支持OLE拖拉、书签和其它标准的编辑操作。 灵活的工程管理功能 在一个工程中建立多个源文件（包括汇

6、编、C语言）及系统结构文件，并可以随时添加、删除和修改文件，通过对工程的操作来完成编译连接。,VisualDSP+编译环境的特点（2）,容易访问开发工具产生的各种代码 提供了多种开发工具，包括C/C+编译器、汇编器、链接器、加载码产生器等。可以通过对话框和菜单的形式来提供多种开发工具的入口参数，而且可以设定对某个文件的操作或对整个工程的操作，并且可以随时指定和修改相关的选项。 灵活的（Build）编译链接功能 可以编译链接某些文件或对整个工程进行编译链接。允许可选择的编译链接某些文件或只对修改过的文件进行编译链接；输出窗中会显示编译链接过程的状态信息；如果过程出错，通过双击出错指示行就会自动打

7、开出错文件。,VisualDSP+编译环境的特点（3）,支持VisualDSP+核（VDK） 可以向工程中加入VDK支持，以便构造和定制自己的研制目标。提供工程管理窗口的Kernel表单可以控制和操作事件、事件位、优先级、信号类型和线程类型。 灵活的工作空间管理功能 可以同时建立最多10个不同的工作空间，并且在它们之间快速切换。在每个工作空间中可以指定不同的工程，以便在单个会话（session）中建立和调试多个工程。,VisualDSP+调试环境的特征（1）,调试工具使用方便 所有的软件仿真器（Simulator）、硬件仿真器（Emulator）和开发板等都具有统一的界面。可以在这些目标之间灵

8、活切换。 多语言支持功能 可以调试用C/C+或汇编语言编写的程序，可以查看它们的机器语言。对C/C+编写的程序，可以查看C/C+源程序、其反汇编程序或它们的混合。可以显示其局部变量或表达式的值。,VisualDSP+调试环境的特征（2）,有效的调试控制 可以在标号或地址上设置断点；可以在寄存器、堆栈或存储器的位置上设置条件断点。通过跟踪断点之前程序的执行，能快速查出程序中存在的问题。 性能分析 通过提供的跟踪(trace)、时间统计(profile)等功能，能够迅速发现DSP程序中的瓶颈现象和需要进行优化的程序块；可以用Debug产生中断、IO输出、IO输入等来仿真真实的应用环境；在程序运行过

9、程中能够查看寄存器/存储器中数值的变化，还可以同时观察程序源代码的执行过程；能够以图形方式画出某一存储器段中的内容，对图形的操作方便、灵活。,VisualDSP+调试环境的特征（3）,同时多处理器调试能力 在一个界面下能同时调试任意数目的处理器；具有多处理器同步操作功能，如同步Step（单步执行）、同步Run（连续执行）和同步Halt（停止）。,4.3 DSP程序开发过程,DSP程序开发方法,DSP程序开发有三个阶段： Simulation 利用Visual DSP 提供的软件环境进行软仿真，不需要硬件； Evaluation 利用EZ-KIT板对程序进行测试和评估； Emulation 利用

10、JTAG口对用户的目标系统进行模拟和测试。,VisualDSP程序开发流程,DSP程序开发方法示意图,可以利用的多种调试工具（Debug Tools）,4.4 集成开发和调试环境IDDE,在IDDE中开发程序的步骤,第1步：创建一个新的工程 第2步：设置工程选项 第3步：添加或编辑工程源文件 第4步：设置工程编译链接选项 第5步：编译链接Debug版的工程生成可执行文件 第6步：建立Debug Session 和加载可执行文件 第7步：运行和调试（Debug）程序 第8步：编译链接加载（Release）版本的工程,在IDDE中开发程序的步骤,第1步：创建一个新的工程,第1步 创建一个新的工程文

11、件,新建工程向导,第1步 创建一个新的工程文件,第1步 创建一个新的工程文件,第2步 设置工程选项,第2步 设置工程选项,第3步 添加或编辑工程源文件,一个工程文件一般包含一个或多个C/C+或汇编语言源文件。当创建了一个工程文件并在工程选项中指定了所用的处理器类型后，就可以把新的或已存在的源文件加入到该工程中去。 有以下功能 添加文件到工程中去 新建一个文本文件并把它加入到工程中 编辑文件 工程相关性,1. 添加已有文件到工程中去,可以把任何类型的文件添加到工程中去，当进行编译链接时，IDDE能自动选择可识别的文件进行编译链接。,添加文件对话框,2. 新建一个文件并把它加入工程,注意，新建文件

12、在保存时，要写明扩展名，如sub_project.c 重复上述步骤，将它加入到工程中,3. 工程相关性,相关性（Dependency）描述工程中源文件之间相互关系，它存放在后缀为.mak的文件中，即哪一个文件需要用到另一个文件的信息，因此这决定了编译链接的顺序。 更新工程 Dependencies 可以通过ProjectUpdate Dependencies来实现。,第4步 设置工程编译链接选项,工程编译链接是创建可执行文件的前提 定义工程的Build选项 接受默认的设置 选择菜单Projectconfigurations，会弹出一个 VisualDSP Configurations对话框 指

13、定工程类型 Debug默认类型，编译器会产生包含调试信息的目标文件 Release编译器会产生不包含有调试信息的目标文件，并且会对代码进行优化,第5步 编译链接Debug版的工程生成可执行文件,注意：输出文件类型（工程选项中）必须指定为DSP executable file类型（*.dxe）,才能产生可进行Debug调试的输出文件。,第6步 建立Debug Session 和加载可执行文件,在进行Debug之前，必须设置好调试会话，主要是设置调试的目标和调试所使用的工具。主要包括硬件仿真调试会话和软件仿真调试会话。,第6步 建立Debug Session 和加载可执行文件,目标处理器类型和具体

14、型号,只在硬件仿真时设置对应的硬件平台,第6步 建立Debug Session 和加载可执行文件,第6步 建立Debug Session 和加载可执行文件,第7步运行和调试（Debug）程序,进行Debugger调试的第一步是必须设置好调试会话（Debugging Session） 通过点击工具栏上的图标或选择Debug菜单中的子菜单，就可以运行和调试程序。可以对程序进行运行，停止等操作，用户根据需要不断修改，完善程序。,第8步 编译链接Release版的工程,然后再编译链接该工程，即可生成正式版本的程序,4.5 Debugger工具,Debugger工具概述,Debugger工具集成在Vis

15、ual DSP+的IDDE中 WINDOWS操作界面，操作使用非常方便 直接使用ADI的Simulator和Emulator工具 设置调试会话 程序执行操作 程序性能分析操作 仿真硬件环境,4.5.1 程序执行操作（1）,Debugger的程序执行命令在Debug菜单（或者工具栏）中 运行（Run） 运行程序直到遇到某种条件才停止它，如执行到断点或用户干预。当停止时，所有的已经打开的各种相关窗口的内容都更新到当前值。 暂停（Halt） 暂停程序执行。当暂停时，所有的窗口内容都更新到当前值。状态条显示当前程序停止的地址。 执行到光标所在行（Run To Cursor） 程序执行到光标所在行。光标

16、可以在源文件窗或反汇编窗中。,4.5.2 程序执行操作（2）,执行1行程序（Step over） 执行1行C语言程序行。仅用于C语言程序。 单步执行程序（Step Into） 单步执行程序。 每执行1步所有已经打开的相关窗口的内容都更新。 单步执行当前函数（Step Out Of） 单步执行当前函数，直到返回到它的调用程序。仅用于C语言程序。 复位（Reset） 使程序复位到某一确定状态，如果与硬件相连，Reset相当于处理器的RESET管脚输入，必须重新加载程序。 重新运行（Restart） 使程序计数器PC跳到中断矢量表的第1个地址处，重新开始执行程序。,4.5.3 程序性能分析操作,De

17、bugger中提供了两个命令来分析程序的执行情况： Trace-跟踪 Linear Profile-线性剖析 这两个命令都位于Tools菜单中,1.程序性能分析操作跟踪,通过如下步骤来设置Trace功能并显示其结果 激活跟踪状态： 选ToolsTraceEnable Trace 激活一个Trace Buffer Depth对话框 选ToolsTraceSet Trace Depth： 选择用户定义的跟踪深度 无深度限制的跟踪 运行程序 在运行程序前可能需要设置断点 或者通过Halt命令来停止程序的执行 选ViewDebugWindowsTrace，打开Execution Trace窗口观察,E

18、xecuting trace 窗口,Executing trace 窗口参数的意义,2.程序性能分析操作剖析,通过下述步骤来设置剖析功能并显示其结果： 激活剖析状态 选Toolslinear Profiling Profile 进入剖析界面。,再右键选择属性properties进入界面，选择Filter出现如下界面：,设置剖析范围对话框（Memory rangs）,设置剖析范围对话框（C）,剖析显示窗口,设置Watch Point,观察点可以设置某种条件，当满足条件时才暂停程序的执行，如存储器读写、堆栈弹出等。 通过下列步骤来设置观察点： 打开对话框 选择菜单SettingsWatch Poi

19、nts，会出现一个Watch Points对话框 设置条件 在对话框中指定使程序停止的条件 添加到列表中 点击Add按钮，将所指定的观察点加入到观察点列表中，利用Add按钮可以加入多个观察点到列表中。 运行程序,Watch Points 对话框,Watch Points 对话框描述,4.5.4.模拟硬件环境,VisualDSP Debugger中提供了3个命令来模拟硬件环境： Interrupts： 模拟在程序的执行过程中产生随机外部中断 Streams： 模拟数据通过处理器I/O管脚的传送 Load Sim Loader： 模拟处理器通过PROM或主机进行加载,1. Interrupts模拟

20、,Interrupts在程序的执行过程中产生随机外部中断，这对调试中断服务程序是非常有用的。 通过下列步骤来建立一个外部中断： 打开对话框 选SettingsInterrupts，会出现一个Interrupt Timing对话框； 设置中断属性 设置断点并且运行程序,Interrupt Timing对话框,Interrupt Timing对话框的选项,2.流（Streams） 模拟,Streams 仿真数据通过I/O口的传送操作 通过下列步骤来建立一个数据传送： 打开对话框 选SettingsStreams，会出现一个Streams对话框 设置数据流 确认 点击OK，退出此窗口 运行程序,St

21、reams对话框,Streams对话框描述,4.6 Visual DSP+操作窗口,4.6.1寄存器窗口操作,在寄存器窗口中可以改变寄存器内容显示的数据格式和修改寄存器内容。 寄存器的数据格式包括 16进制，8进制，2进制 有符号或无符号整数 32/40位浮点 有符号或无符号小数 操作方法 在Register菜单下管理寄存器，如点击Register/Core/Compute Blocks/Register File X菜单，可以改变和修改寄存器组XR0XR15,其它寄存器类似。,4.6.2存储器窗口操作（1）,存储器窗口的主要操作 数据格式和编辑操作 Search Fill Dump Polt

22、 改变存储器数据格式（类似对寄存器窗口的操作,跳到某一地址上 在激活的存储器窗口上单击鼠标右键，会弹出一个快捷菜单； 在此菜单中选择Go To命令，会出现一个Go To address对话框； 在此对话框中敲入16进制的地址或通过Browse从标号列表中选择一个标号；点击OK 。 存储器窗口会显示指定的地址位置。,4.6.2存储器窗口操作（2）,查找字符串 在快捷菜单中选择Find Text 命令，会出现一个Find Text对话框，在此对话框中敲入要查找的字符串并按Find Next Fill或Dump存储器内容 Fill把数据文件（.dat）填充到存储器中 Dump把存储器内容写到数据文件

23、（.dat）中 通过如下步骤来Fill或Dump存储器内容： 在激活的存储器窗口中单击鼠标右键，会出现一个快捷菜单； 在此菜单中选择Fill或Dump命令，会出现一个Fill或Dump对话框； 配置这两个对话框； 点击OK，就启动了Fill或Dump操作。,Fill对话窗,Fill对话窗的选项,Dump对话窗,Dump对话窗的选项,4.6.3 跟踪表达式,可以在某一存储器窗口中输入一个表达式来进行跟踪，通过下列步骤来跟踪一个表达式。 在激活的存储器窗口中单击鼠标右键，出现快捷菜单； 在此菜单中选择New Tracking，会出现一个 Enter A New Tracking Expression对话框，在此对话框中写入一个表达式；这个表达式可以是C表达式或寄存器表达式。