DSP控制器原理及应用技术（第2版）-习题答案. 第3章 软件开发基础

3-第3章软件开发基础习题与思考题3.1DSP软件开发流程包括哪些步骤，每个步骤的作用是什么？。【答】：整个开发过程可分为四大步骤。第一步，编制源程序。根据实际需求进行编程开发第二步，产生可执行代码。采用代码产生工具根据源程序生成可执行代码第三步，调试代码。通过各种调试和观察手段验证代码的逻辑正确性，也可验证系统是否满足时限或实时目标。第四步，固化代码。将代码烧写至片内ROM或FLASH，使系统脱离仿真环境独立运行。3.2请说明汇编语言指令有哪些组成部分及各部分的作用。【答】：汇编指令的一般格式如下：操作码目的操作数,源操作数其中操作码字段指示处理器所要执行的操作；操作数字段指示指令执行过程中所需要的数据（或其地址）。3.3试说明汇编语言指令、汇编伪指令和宏伪指令的区别与作用。【答】：汇编语言指令是DSP处理器本身提供的，每条指令对应着处理器的相应操作。汇编伪指令也称汇编器指令，用于为程序提供数据并控制汇编过程，是在汇编期间由汇编器处理的操作。宏伪指令是源程序中一段有独立功能的代码。3.4TMS320C2000系列DSP控制器的寻址方式有哪些？寄存器寻址方式有哪两种形式？【答】：C28xCPU具有四种基本的寻址方式：直接寻址、堆栈寻址、间接寻址和寄存器寻址。另外，还有少数指令使用数据/程序/IO空间立即寻址方式或程序空间间接寻址方式。寄存器寻址方式可分为32位寄存器寻址和16位寄存器寻址。3.5试说明直接寻址方式下操作数地址的生成过程。其最大寻址空间多大？【答】：32位操作数地址的高10位（31：22）为0，22位有效物理地址被分为两部分：数据页面指针DP的值作为页面编号（地址高16位），指令中给出6位的偏移量。直接寻址方式可以访问数据空间的低4M字。3.6堆栈寻址使用什么硬件实现？有哪三种方式？其最大寻址空间多大？【答】：堆栈寻址使用堆栈指针SP实现。堆栈寻址有三种方式：*-SP[6bit]、*SP++和*SP--。堆栈寻址方式可以访问数据空间的低64K字。3.7间接寻址方式的物理地址如何形成？有哪五种方式？其最大寻址空间多大？【答】：32位操作数地址存放在32位的辅助寄存器XAR0～XAR7中。五种方式：*XARn++、*--XARn、*+XARn[AR0]、*+XARn[AR1]和*+XARn[3bit]。间接寻址方式可以访问整个4G字的数据空间。3.8混合编程中常用的汇编指令有哪些？各自的作用是什么？【答】：混合编程中常用汇编指令及其作用如下：CLRC控制位 ：控制位复位SETC控制位：控制位置位DINT：禁止可屏蔽中断EINT：允许可屏蔽中断EALLOW：允许访问保护空间EDIS：禁止访问保护空间NOP：空操作3.9什么是COFF目标文件格式，采用这种格式有什么优点？【答】：COFF目标文件格式即公共目标文件格式（CommonObjectFileFormat，简称COFF）。采用该格式，可以灵活地管理代码段和目标存储器，方便程序的编写和移植。不仅允许在连接时自定义系统的存储器映射，而且还支持源文件级的调试。3.10汇编器产生的默认段有哪些？各种段中主要包含什么内容？哪些是初始化、哪些是未初始化段？如何自定义初始化段和未初始化段？【答】：COFF目标文件一般包括三个默认的段：.text段：通常包含可执行代码；.data段：通常包含已初始化的数据；.bss段：通常为未初始化的变量预留存储空间。其中.text和.data为初始化段；.bss为未初始化段。初始化段可以利用.sect伪指令自定义；未初始化段可以采用.usect伪指令自定义。3.11说明汇编器和连接器的作用，它们分别对段做哪些处理？【答】：汇编器的作用是将汇编源文件汇编成COFF目标文件。在汇编过程中，汇编器将各部分代码或数据汇编至相应段内，构成目标文件。连接器的作用是将一个或多个目标文件连接成一个可执行文件。在连接过程中，连接器可以组合汇编器生成的段并将它们重新定位到目标存储器中，从而使目标存储器得到更有效的利用。3.12说明连接器命令文件（.cmd文件）的作用。其中包含哪些信息？如何使用MEMORY伪指令和SECTIONS伪指令实现段的定位和目标存储器分配？【答】：说明连接器命令文件（.cmd文件）的作用是提供连接信息。连接命令文件包含主要信息：定义系统中包含的各种形式的存储器及其占据的存储区地址范围，将可能用到的各输出段定位到所相应存储区。MEMORY伪指令语法如下：MEMORY{PAGEn:name[attr]:origin=const,length=const}其中：PAGE——标识存储器空间(0为程序存储器，1为数据存储器)；name——存储区名称；attr——规定存储区属性；origin——存储区起始地址；length——存储区长度。SECTION伪指令语法如下：SECTIONS{name:[property,property,…]}其中name是段的名称；其后是特性列表，主要有两种：装载位置和运行位置。装载位置定义段在存储器中加载的位置，用load定义；运行位置定义段在存储器中运行的位置，用run定义。3.13常用的汇编伪指令有哪些，各自起什么作用？【答】：常用的汇编伪指令根据其功能的不同，可以分为定义段的伪指令、初始化常数的伪指令、引用其他文件的伪指令、汇编时符号伪指令等。定义段的伪指令：用于定义和标识不同类型的段，方便汇编器和连接器进行代码管理。初始化常数的伪指令：用于完成各种类型常数的初始化。引用其他文件的伪指令：用于定义或引用其他文件中的语句或变量。汇编时符号伪指令：用于把数值赋给符号。3.14简述采用C语言和汇编语言开发DSP软件的优缺点。【答】：汇编程序运行速度最快，效率最高，能充分利用DSP芯片所有硬件特性，并能直接控制硬件资源，因此在数学运算、信号处理和高速测控等场合下特别有效。但是由于不同DSP芯片采用的汇编语言不同，因此采用汇编编程比较繁杂，开发周期长，且程序的通用性、可移植性相对较差。采用C语言可大大提高开发速度，以及程序的通用性和可移植性；但是某些情况下（如实现FFT）C/C++代码的效率无法与汇编代码相比，不能最佳利用DSP内部硬件资源，对某些硬件的控制也不如汇编程序方便，甚至无法实现。3.15C/C++编译器的作用是什么？其中的优化器有什么作用？使用优化器时如何避免对某变量进行优化？【答】：C编译器能够将标准C/C++语言程序转换成汇编程序输出。优化器可通过诸如简化循环、软件流水线操作、重组语句或简化表达式，以及将变量重新定位至寄存器等优化操作，提高程序执行速度，缩减程序代码。用volatile关键字对变量进行声明可以避免其被优化。3.16C编译器产生的段有哪些？C编译器产生的段与汇编器产生的段有何不同？【答】：C编译器产生的初始化段包括：.text段、.cinit段、.const段、.econst段和.switch段；未初始化段包括：.bss段、.ebss、.stack段、.sysmem段和.esysmem段。C编译器产生的段与汇编器的不同：初始化段中无.data段，取而代之以.cinit段、.const段、.econst段和.switch段；未初始化段中增加了.ebss、.stack段、.sysmem段和.esysmem段。3.17试说明DSP支持的C/C++数据类型有哪些，各自多少位。【答】：所有的char、short、int类型均为16位。枚举型（enum）也等效为int，为16位有符号整型数。所有长整型数（long）为32位。浮点数（float）和双精度数（double）完全等效，均为32位的单精度浮点数。所有长长整型（longlong）和长双精度数（longdouble）均为64位数。3.18#pragma预编译器指令的作用是什么？C/C++编译器支持哪些常用#pragma指令？【答】：#pragma预编译器指令告诉预处理器怎样对待函数。支持CODE_ALIGN、CODE_SECTION、DATA_SECTION、FAST_FUNC_CALL、FUNC_EXT_CALLED、INTERRUPT、MUST_ITERATE等#pragma指令。3.19使用C处理中断时需要遵循哪些规则？中断服务函数的声明和使用与普通函数有什么不同？定义中断服务函数的方法有哪些？【答】：（1）在处理中断时，必须遵循以下规则：①中断服务程序没有参数；即使声明了参数，也将会被忽略。②中断服务程序理论上可由标准C/C++代码调用。但调用效率极低。③中断服务程序可以处理单个中断或多重中断。④为某中断提供中断服务程序时，必须将其地址赋给相应中断向量。⑤在汇编程序中，要在中断服务程序名称前加下划线。（2）C/C++中断服务程序可以像其他C/C++函数一样具有局部变量和寄存器变量。但声明函数时不能有参数和返回值，且中断服务函数不能直接调用。（3）C/C++中断函数可采用三种方法定义。一是以c_intd（d为数字）为名称定义中断函数。二是利用关键字interrupt定义中断函数。三是利用#pragma指令INTERRUPT定义中断函数。3.20试说明C/C++编译器如何管理C系统堆栈。在函数调用过程中，父函数需要执行哪些任务？子函数需要作出哪些响应？如何访问参数和局部变量？【答】：（1）正常情况下，使用硬件堆栈指针SP管理C系统堆栈，SP指向当前栈顶。帧大小超过63个字时，使用辅助寄存器XAR2作为帧指针，指向当前帧的起始地址。（2）父函数调用子函数时需要执行以下任务。①将子函数无需保存但函数返回后需要用到的寄存器的值压入堆栈。②若子函数返回一个结构体，父函数需要为该结构体分配空间，并将所分配空间的地址作为第一个参数传递给子函数。③传递给子函数的参数首先存放于寄存器中。④未放入寄存器的其他参数以逆序压入堆栈（最左边的参数最后进栈）。⑤调用子函数前，父函数必须将堆栈指针SP对齐偶地址。⑥父函数使用LCR指令调用子函数。⑦堆栈对齐函数边界。（3）子函数执行以下任务。①保护入口环境的寄存器变量。②建立局部帧。③堆栈与函数边界对齐。④处理结构体变量。⑤子函数执行函数代码。⑥传递返回值。⑦撤消局部帧。⑧恢复先前保存的寄存器的值。⑨子函数使用LRETR指令返回。3.21为什么需要采用C/C++和汇编进行混合编程？常用混合编程方法有哪四种，如何实现？【答】：（1）汇编程序运行速度快，效率高，且程序的通用性、可移植性相对较差。C/C++尽管通用性、可移植性好，但代码效率低，速度也慢。故开发DSP软件时，可将C/C++和汇编结合起来，进行混合编程。（2）常用的混合编程方法有以下四种：①C/C++使用普通函数调用机制调用汇编程序模块；②C/C++使用快速函数调用机制调用汇编程序模块；③直接在C/C++中嵌入汇编语句；④在C/C++中访问汇编变量。3.22分别采用普通函数调用和快速函数调用两种混合编程实现a=|3|。要求主程序用C实现，求绝对值子程序用汇编语言编写；然后在C主程序中调用汇编子程序。【答】：（1）普通函数调用机制C主程序：longabs_long(long);voidf(){longx=0,y=0,x1=0,y1=0;intk;x=-67000;y=76000;y1=abs_long(y);x1=abs_long(x);while(1){k=0;}汇编子程序.global_abs_longabs_long:ABSACCLRETR（2）快速函数调用机制C主程序：#pragmaFAST_FUNC_CALL(abs_long);/*声明对abs_long汇编函数的调用采用快速调用机制*/longabs_long(long);voidf(){longx=0,y=0,x1=0,y1=0;intk;x=-67000;y=76000;y1=abs_long(y);x1=abs_long(x);while(1){k=0;}汇编子程序.global_abs_longabs_long:ABSACCLB*XAR73.23简述在CCS中创建工程和调试程序的操作步骤。【答】：（1）目标代码的生成第一步，新建工程。单击Project→New，在弹出的单击Project→NewCCSProject，在弹出的NewCCSProject对话框中输入工程名称和存放路径；则会在设定路径下创建的与工程同名的文件夹下，生成一个空工程。第二步，向工程添加文件。首先将各种源文件和辅助文件复制至工程所在的文件夹下；然后单击Project→AddFilestoProject，在弹出的对话框中将除头文件之外的其他文件添加到工程中。第三步，生成可执行代码。单击BuildProject或者快捷工具对整个工程进行编译、汇编和连接。若代码有错误，可根据给出的错误信息进行修改；若代码无误，则会在工程所在文件夹下的Debug文件夹下生成可执行文件。（2）目标代码的加载单单击Run→Debug或者快捷工具，即可将可执行文件加载的目标器件中。文件加载后，CCS将自动进入调试视图。（3）目标代码的调试文件加载后，可使用各种观察和调试方法对代码进行调试。=1\*GB3①选择观察方法调试过程经常需要借助各种观察手段辅助进行。常用的观察方法包括观察CPU寄存器（Registers）、变量（Variables）和表达式（Expressions）、存储器（MemoryBrowser）。另外，还可以观察图像（Graph）。②选择运行方法选择相应的运行方法调试程序并进行观察。Run菜单中有各种运行方法选项，Resume可使代码全速运行；StepInto和StepOver选项可单步运行代码，同时观察各观察窗口中相应量的变化。3.24试说明在CCS集成开发环境中查看寄存器、存储器和变量的方法及其具体操作步骤。如何使用查看图像工具？【答】：（1）寄存器、存储器和变量的观察选项都包含在View菜单中。其中寄存器和变量为调试视图中默认打开的观察手段。若需观察寄存器，可以直接在Registers观察窗口展开查找寄存器名称。若需观察程序中某个变量，首先用光标选中该变量，然后右键选中“AddWatchExpression”将该变量添加到观察窗口。如需观察存储器：单击View→MemoryBrowser，即可打开存储器观察窗口；然后在该窗口中地址栏输入感兴趣的地址，即可观察关注的存储单元。查看图像工具的使用；首先单击Tools→Graph→SingleTimey打开GraphProperty对话框；然后在该对话框中设置图像标题（G