《DSP软件开发》PPT课件

1、,DSP技术,04 TMS320C54x DSP软件开发,DSP技术,DSP汇编语言程序设计 DSP汇编程序开发工具 DSP高级C语言程序设计,DSP程序设计与开发,第一部分 DSP汇编语言程序设计,汇编语言程序以.asm为扩展名，可以用任意的编辑器编写源文件。一条语句占源程序的一行，汇编器每行最多读200个字符。因此，语句的执行部分必须限制在200个字符以内。,4.1.1 汇编语言源程序格式,源文件格式,助记符指令源语句的每一行通常包含4个部分：标号区、助记符区、操作数区和注释区。,标号: 助记符 操作数 ; 注释,助记符指令语法格式：,【例】 助记符指令源语句举例。 NANHU .set

2、1 ; 符号NANHU1 Begin: LD #NANHUA，AR1 ; 将1加载到AR1,标 号,助记符,操作数,注 释,4.1.2 汇编语言中的常数与字符串,汇编器可支持7种类型的常数（常量）。,4.2 堆栈的使用方法,1. 堆栈的设置,size .set 120 stack .usect “STACK”，size STM # stack + size，SP,在数据RAM空间开辟一个堆栈区。,在RAM中定义一个STACK 的保留空间，共120个单元,设置堆栈指针，# stack + sizeSP。,保留区的高地址赋给SP， 作为堆栈的栈底,若程序中要使用堆栈，必须先进行设置，如：,设置好堆

3、栈后，就可以使用堆栈了，如： CALL pmad ；(SP)-1SP,(PC)+2TOS，pmadPC RET ；(TOS)PC,(SP)+1SP,4.3 汇编器伪指令,将代码和数据汇编进指定的段； 在存储器中为未初始化的变量保留空间； 初始化存储器； 声明全局变量； 为汇编器指定从中可以获得宏的库。,汇编伪指令功能,1.定义段的伪指令 .bss 为未初始化的数据段保留空间（单位为字） .data 指定.data后面的代码为数据段 .sect 定义初始化的命名段 .text 指定.text后面的代码为文本段 .usect 为未初始化的命名段保留空间,2.初始化常数的伪指令 .bes 和.spa

4、ce在当前的段中保留指定的位数 .byte伪指令在当前段中放一个8位值进入连续的字； .field 将单个数放进当前字的指定位域 .float和.xfloat计算单个单精度浮点数，并将其存储在当前段的2个连续的字中； .int, .word 将一个或多个16位的值放进当前段的连续字中, .int 为无符号整型, .word 为带符号整型。 .long , .xlong 把32位数存放到当前段连续的两个字中。 .string,.pstring把8位的字符从一个或多个字符串中传送到当前段中。,3. 输出列表格式伪指令 .title 为汇编器提供一个打印在每一页顶部的标题。 .list/nolist

5、 重新启动/停止源程序清单。 4.引用其他文件的伪指令 .copy/.include 从其他文件包括源语句； .def 识别定义在当前和用在其他模块中的一个或多个符号； .global 定义一个或多个全局符号 .mlib 定义宏库 .ref 识别用在当前模块但定义在其他模块中的一个或多个符号。,5. 控制条件汇编的伪指令 .if/.elseif/.else/.endif 条件汇编 .loop/.break/.endloop 循环汇编 6. 其他伪指令 .equ/.set 使一个符号等于一个值 .end 结束程序 有关伪指令更详细的内容见 TMS320C54x Assembly Language

6、 Tools Users Guide. Texas Instruments Inc, June 2001,宏语言,宏: 用户定义的能被用作指令的程序。,汇编器支持宏语言，使用户可以建立自己的“指令”。当程序要将特定的任务执行若干次时，尤其有用。,宏的使用,DAT0 .set 60h DAT1 .set 61h DAT2 .set 62h DAT3 .set 63h .text ADD3 .macro X1, X2, X3, X_SUM LD X1,A ADD X2,A ADD X3,A STL A, X_SUM .endm, ST #0020h, DAT0 ST #0030h, DAT1 ST

7、 #1140h, DAT2 ADD3 DAT0, DAT1, DAT2, DAT3 NOP .end,【例】计算 y =,程序： * * example.asm * * .title “example.asm” .mmregs STACK .usect “STACK”,10h .bss a,4 .bss x,4 .bss y,1 .def start .data,；为堆栈指定空间 ；为变量分配9个字的空间,table: .word 1,2,3,4 .word 8,6,4,2 .text start: STM #0,SWWSR STM #STACK+10h,SP STM #a,AR1 RPT #

8、7 MVPD table,*AR1+ CALL SUM end: B end,; 变量初始化 ; 插入0个等待状态 ; 设置堆栈指针 ; AR1指向a ; 移动8个数据 ; 程序存储器到数据存储器 ; 调用SUM子程序,续上表,SUM: STM #a, AR3 STM #x, AR4 RPTZ A, #3 MAC *AR3+,*AR4+,A STL A, y RET .end,；子程序执行,续上表,第二部分 DSP汇编程序开发工具,TMS320C54x提供2种编程语言：汇编语言和C/C+语言。对于完成一般性功能的代码，这2种语言都可以使用，但对于一些运算量很大的关键代码，最好采用手工编写的汇编

9、语言来完成。 TMS320C54x 提供有2种开发环境：非集成的开发环境和集成开发环境Code Composer Studio，简称CCS。CCS在WINDOWS操作环境下运行，集成了非集成开发环境的所有功能，并扩展了许多其他功能。,汇编语言程序的编辑、汇编和链接过程,示意图,4.4 COFF的一般概念,汇编器和链接器生成的目标文件，是一个可以由C54x器件执行的文件。这些目标文件的格式称之为公共目标文件格式(COFF)。,在编写汇编语言程序时，COFF采用代码段和数据段的形式，以便于模块化的编程，使编程和管理变得更加方便。 这些代码段和数据段简称为段。汇编器和链接器提供一些伪指令来建立和管理

10、各种各样的段。,4.4.1 COFF文件的基本单元,1. 段(sections),段是COFF文件中最重要的概念。每个目标文件都分成若干段。 所谓段，是指存储器中占据相邻空间的代码或数据块。一个目标文件中的每个段都是分开的和各不相同的。,COFF目标文件都包含以下3种形式的段： .text 段(文本段)，通常包含可执行代码； .data 段(数据段)，通常包含初始化数据； .bss 段(保留空间段)，通常为未初始化变量保留存储空间。,2. 段的基本类型,COFF目标文件中的段有两种基本类型。, 初始化段 未初始化段,(1) 初始化段,初始化段中包含有数据或程序代码。主要有： .text段已初始

11、化程序段； .data段已初始化数据段； .sect段已初始化段，由汇编器伪指令建立的自定义段。,(2) 未初始化段,在存储空间中，为未初始化数据保留存储空间。 它包括： .bss段未初始化段； .usect段未初始化段，由汇编命令建立的命名段（自定义段）。,3. 段与目标存储器的对应关系,汇编器的任务：在汇编过程中，根据汇编命令用适当的段将各部分程序代码和数据连在一起，构成目标文件。 链接器的任务：就是分配存储单元，将目标文件中的段重新定位到目标系统的不同存储器中，这一过程称为定位或分配。,目标文件中的段与目标存储器之间的关系,.bss,.data,.text,RAM,E2PROM,ROM,

12、4.4.2 汇编器对段的处理,汇编器对段的处理是通过段伪指令来区别各个段的，并将段名相同的语句汇编在一起。 汇编器有5条伪指令可识别汇编语言程序的各个段：, .bss .usect .text .data .sect,定义未初始化段 定义未初始化段 定义已初始化段 定义已初始化段 定义已初始化段,经汇编后，得列表文件（部分）：,2 * 3 * 汇编一个初始化表到.data段 * 4 * 5 0000 .data 6 0000 0044 coeff .word 044h,055h,066h 0001 0055 0002 0066 7 * 8 * 在.bss段中为变量保留空间 * 9 * 10 0

13、000 .bss buffer，8 11 * 12 * 仍然在.data 段中 * 13 * 14 0003 0456 prt .word 0456h,5 0000 .data,6 0000 0044 coeff .word 044h,055h,066h,10 0000 .bss buffer，8,14 0003 0456 prt .word 0456h,.data,6,0044,6,0055,6,0066,10,.bss,没有数据 保留8个字,14,0456,15 * 16 * 汇编代码到.text段 * 17 * 18 0000 .text 19 0000 100d add： LD 0Dh

14、，A 20 0001 f010 aloop： SUB #1， A 0002 0001 21 0003 f842 BC aloop，AGEQ 0004 0001 22 * 23 * 汇编另一个初始化表到.data 段 * 24 * 25 0004 .data 26 0004 00cc ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh 0005 00dd 0006 00ee 27 * 28 * 为更多的变量定义另一个段 * 29 * 30 0000 var2 .usect “newvars”，2 31 0001 inbuf .usect “newvars”，8,.text,18 0000 .t

15、ext,19 0000 100d add： LD 0Dh，A,19,100d,20 0001 f010 aloop： SUB #1， A,20,f010,20,0001,21 0003 f842 BC aloop，AGEQ,21,f842,21,0001,25 0004 .data,26 0004 00cc ivals .word 0CCh，0DDh，0EEh,.data,26,00cc,26,00dd,26,00ee,30 0000 var2 .usect “newvars”，2,newvars,30,保留2个字,31 0001 inbuf .usect “newvars”，8,31,保留8

16、个字,32 * 33 * 汇编更多代码到.text段 * 34 * 35 0005 .text 36 0005 110a mpy： LD 0Ah，B 37 0006 f166 mloop MPY #0Ah，B 0007 000a 38 0008 f868 BC mloop，BNOV 0009 0006 39 * 40 * 为中断向量.vectors定义一个自定义段 * 41 * 42 0000 .sect “vectors” 43 0000 0044 .word 044h，088h 0001 0088,35 0005 .text,.text,36 0005 110a mpy： LD 0Ah，B

17、,36,110a,37 0006 f166 mloop MPY #0Ah，B,37,f166,37,000a,38 0008 f868 BC mloop，BNOV,38,f868,38,0006,42 0000 .sect “vectors”,vectors,43 0000 0044 .word 044h，088h,43,0044,43,0088,链接器主要完成以下功能: 将程序中的各段按目标系统存储器配置表(.cmd)进行分配; 给符号和段安排最终地址,完成重定位操作; 在输入文件之间辨认没有定义的外部符号引用。 链接器的使用 lnk500 -option filenamefilename

18、例: lnk500 file1.obj file2.obj o link.out,TMS320C54x链接器把由汇编器产生的COFF目标文件作为输入,结合链接器命令文件(*.cmd),输出可执行文件。,链接器命令文件,目标系统存储器配置和链接使用伪指令MEMORY和SECTIONS描述。 MEMORY : 定义目标系统存储器配置 SECTIONS : 控制段的构成与存储器分配,链接器命令文件含有链接时所需的信息。这些信息包括输入文件名、链接时的参数选项、目标系统存储器配置和链接信息、全局符号定义等。,C54x用户自己设计的系统及存储器配置各不相同。MEMORY伪指令可使你充分描述各个用户系统的

19、实际存储器配置，然后用SECTIONS伪指令去指定各个段与存储器配置的分配关系。 MEMORY伪指令语法格式如下： MEMORY PAGE0: name1(attr):origin=constant, length=constant;fill=constant; . . . PAGEn: namen(attr):origin=constant, length=constant;fill=constant; ,如果没有使用MEMORY和SECTIONS定义存储器空间模型和配置，链接器对C54x使用缺省的存储器模型和段分配方法。,MEMORY /*MEMORY伪指令*/ PAGE0:PROG:or

20、igin=0 x0080 length=0 xFF00 PAGE1:DATA:origin=0 x0080 length=0 xFF80 SECTIONS /*SECTIONS伪指令*/ .text: PAGE=0 .data: PAGE=0 .cinit: PAGE=0 .bss: PAGE=1 ,有关链接命令文件更详细的内容见 1、TMS320C54x Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments Inc, June 2001 或参考 2、TMS320C54x DSP应用程序设计与开发. 刘益成，北京航空航天大学出版社，200

21、2,链接命令文件的编写,/*链接命令文件*/ /*example.cmd*/ /*/ a.obj b.obj c.obj /*输入文件名*/ -o prog.out /*输出out文件*/ -m prog.map MEMORY /*MEMORY伪指令*/ RAM:origin=0100h length=0100h ROM:origin=0100h length=0100h SECTIONS /*SECTIONS伪指令*/ .text:ROM .data:RAM .bss:RAM ,档案管理器（Archiver）,档案管理器允许用户将一组文件归入一个单一文件中，这个单一文件就叫库或归档文件。 档

22、案管理器的使用格式： ar500 -command option libname filename1filenamen command 告诉档案管理器如何处理库 option 告诉档案管理器如何运行 libname 归档库名，默认扩展名（.lib) filename 独立文件名（.obj) 例:创建一个名为function.lib的库，它包括文件sine.obj、cos.obj、flt.obj，命令为： Ar500 a function sine cos flt,绝对列表器,绝对列表器是一个调试工具。它将链接后的目标文件作为输入文件，创建扩展名为.abs的文件作为输出。.abs文件显示目标代码

23、绝对地址的列表。 启动绝对列表器的命令： abs500 -option input-file 具体用法可参考 TMS320C54x Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments Inc, June 2001,交叉引用列表器,交叉引用列表器也是一种调试工具。链接后的可执行文件作为交叉引用列表器的输入文件，其输出文件为交叉引用列表文件(.xrf)。此列表文件列出可执行文件中符号、符号的定义及它们的引用情况。 启动交叉引用列表器的命令： xref500 -option input file output filename 具体用法可参考

24、 TMS320C54x Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments Inc, June 2001,十六进制转换公用程序,C54x汇编器、链接器产生COFF可执行文件。COFF文件是TI公司的二进制格式文件，便于模块化编程和提供灵活、方便的代码管理及存储空间管理。但是，大多数EPROM编程器不接收COFF格式文件，因此TI公司提供了一个将COFF文件格式转化为Intel、Tektronix、Motorola-S、ASCII-hex等文件格式的公用程序。 启动十六进制转换程序的命令： hex500 -option filename,

25、第三部分,DSP高级C语言程序设计,TMS320C54x C/C+编译器支持ANSI(American National Standards Institute)开发的C/C+语言标准。,C语言开发的优点,1)便于阅读，维护，交流； 2)编程更为容易，不是特别精通汇编语言的开发人员也可以编写； 3)便于分工合作完成子模块的编写，以及由子模块到大系统的搭建 ； 4)便于移植到C55、C2000、C6000等DSP系统中；,TMS320C54x C编译器支持的关键词,1、const、 volatile 关键词 用来控制数据对象的存储分配，const定义的常数被分配在ROM中，关键词volatile

26、定义的数据分配在RAM中。 例如定义ROM表 const int digits =0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 例如定义RAM中的一个指向无符号整型的指针 volatile unsigned int *ctrl,2、ioport 关键词 用来访问TMS320C54x器件的I/O端口空间 格式： ioport type porthex_num ioport 指示这是一个端口变量的关键词。 type（类型） 必须是char（字符）、short（短整数）、int（整数）或无符号的变量。 porthex_num 指端口编号。hex_num变量为十六进制数。,例：声明I/O端口为无符号端口10

27、h，将a写到端口10h，然后将端口10h读进b：,ioport unsigned port10; /*访问I/O端口10h的变量*/ int func() port10=a; /*将a写到端口10h*/ b=port10; /*将端口10h读进b*/ ,端口变量的使用对赋值没有限制。端口变量可像其他变量一样用在表达式中。 a=port10+b; /*读端口10h，加上b，结果赋给a*/ prot10+=a; /*读端口10h，加上a，结果写到端口10h*/,3、interrupt 关键词 用来指定将函数作为中断函数处理。当C代码被中断时，中断程序必须保存所有寄存器的内容。 中断函数的主体可具有

28、局部变量并可自由使用堆栈。 interrupt void int_handler() unsigned int flags; C_int00 是C/C+的进入点，为系统复位中断保留，该中断程序初始化系统并调用函数main。,interrupt double compute_area (double radius) double area = PI * radius * radius;printf(nArea = %f, area);return area;,ISR 不能返回一个值。 ISR 不能传递参数。 C编译器不允许在ISR中做浮点运算。,下面是一个错误的程序：,面向DSP的C程序设计准则

29、,面向DSP的C程序设计基本原则：C程序不但需要对数据流进行编程，也要对时序机制进行编程。,通用PC的C程序 大量数据集中式处理 数据流处理 非实时 直观的输入、输出设备，运行结果无需借助其他设备 数据来源可由软件仿真产生，或通过计算机接口从外部获取，数据可集中处理。,面向DSP的C程序 极少数据的实时处理 数据流、时序处理 实时性 输入/输出为映射在存储空间的数据，结果显示需借助示波器、逻辑分析仪等设备 数据从A/D获得，由于DSP存储容量的限制，数据需实时处理。,实例,#include #include hello.h #define BUFSIZE 30 struct PARMS str

30、 = 2934, 9432, 213, 9432, ,/* * = main = */ void main() #ifdef FILEIO int i; char scanStrBUFSIZE; char fileStrBUFSIZE; size_t readSize; FILE *fptr; #endif /* write a string to stdout */ puts(hello world!n);,续上表,#ifdef FILEIO /* clear char arrays */ for (i = 0; i BUFSIZE; i+) scanStri = 0 /* delibera

31、te syntax error */ fileStri = 0; /* read a string from stdin */ scanf(%s, scanStr); /* open a file on the host and write char array */ fptr = fopen(file.txt, w); fprintf(fptr, %s, scanStr); fclose(fptr);,续上,/* open a file on the host and read char array */ fptr = fopen(file.txt, r); fseek(fptr, 0L,

32、SEEK_SET); readSize = fread(fileStr, sizeof(char), BUFSIZE, fptr); printf(Read a %d byte char array: %s n, readSize, fileStr); fclose(fptr); #endif ,CCS下的运行结果,汇编语言与C/C+混合编程,C语言开发DSP程序可读性和可移置性强，同时使用C编译器的优化功能可以增强编程的效率。而汇编程序比较精练，运行效率高。为了提高程序的开发效率，通常用到汇编语言与C/C+混合编程的方法。特别是用C程序不能深入底层访问硬件寄存器时，可以调用汇编语句来完成一些

33、硬件访问。,独立的DSP C语言和汇编接口 在DSP C程序中访问汇编变量和常量 在DSP C程序中直接嵌套汇编语句 利用DSP C编译器的内联（intrinsics)函数访问汇编语句,独立的DSP C语言和汇编接口,在DSP C和汇编程序相互访问过程中，为了在访问之后返回时程序不出错，需要保护一些特定的寄存器。因此，要求DSP C与汇编程序接口时必须遵循一定的寄存器规则。 这些规则包括有:,(1)必须保护正在运行的函数所用到的几个特定的寄存器，例如AR1、AR6、AR7及SP PUSH(AR7) /*将AR7压入堆栈*/ CALL _c_int3 /*调用C函数*/ AR7=POP() /*

34、将AR7弹出堆栈*/ (2)在中断服务子程序执行前，必须保存所有正在使用的寄存器。 PUSH(PMST) /*将PMST压入堆栈*/ CALL ISR /*调用中断服务程序*/ PMST=POP() /*将PMST弹出堆栈*/,(3)函数有值返回时，返回值在累加器A中。 (4)所有在DSP C中定义的变量、数组等表示符，在汇编程序引用时，都要在表示符的前面加上下划线”_”. (5)在汇编程序和C程序中同时使用的变量或函数，要在汇编程序和C程序中同时说明为外部的，这样链接器才能识别。,C程序（mixc11.c） extern int asmfunction()； /*说明外部的asm函数*/ e

35、xtern int gvar; /*说明外部变量*/ int result; main() int i=200; i=asmfunction(); /*调用汇编函数*/ result=gvar*5+10; ,汇编程序（mixasm11.asm） .global _gvar ;说明外部变量 .global _asmfunction .data ;为汇编变量分配地址 _gvar .word 100 ;定义变量 .text _asmfunction: LD #0,A ; A=0 ADD *(_gvar),A ;(gvar)+A =A STL A, *(_gvar) ;A =(gvar) RET .e

36、nd,C程序调用汇编程序,DSP C程序中访问汇编变量和常数,有时要在C程序中访问汇编程序定义的变量和常数，汇编程序中变量和常量的定义有以下三种方法： 在.bss段中定义的变量 不在.bss段中定义的变量 定义的常量,(1)直接在.bss段或.usect段中定义的未初始化变量 第一步：使用.bss或.usect段定义变量 第二步：使用.global伪指令定义为外部变量 第三步：在汇编程序中将下划线“_”放在变量名之前 第四步：在C中将变量说明为外部变量,1.访问汇编程序定义的变量,C程序（mixc21.c） extern int asmfunction()； /*说明外部的asm函数*/ ex

37、tern int var; /*说明外部变量*/ int result; main( ) int i=1000; var=1000; /*说明外部变量*/ i=asmfunction(); /*调用汇编函数*/ result=var*2+100; wait: goto wait; ,汇编程序（mixasm21.asm） .bss _var,10 ;为变量var留出10个字的空间 .global _var ;说明外部变量 .global _asmfunction .text _asmfunction: LD #1000,A; A=1000 ADD *(_var),A ;(var）+A =A ST

38、L A, *(_var) ;A =(var) RET .end,(2)不在.bss段中定义变量 汇编变量可以在.bss中定义，也可以不在.bss中定义。,C程序（mixc22.c） extern int data ； /*这是一个对象*/ int *data_p=data; /*说明指针指向它*/ int num; main( ) num=data_p3; /*指针指向数组的第4个元素*/ wait: goto wait; ,汇编程序（mixasm22.asm） .global _data ;说明外部变量 .sect “.data:data _tab” ;在.data段产生一个名为”data_

39、tab“的数据段 _data： .word 10 .word 20 .word 30 .word 40 .word 50,C程序（mixc23.c） extern int table_size；/*说明为外部的*/ int a10,b10; main( ) int i; for(i=0;i table_size;i+) /*引用常量*/ ai=0; bi=0; for(i=0;i table_size;i+) /*引用常量*/ ai=i*10+10; bi=ai; wait: goto wait; ,2.访问汇编程序常数 DSP C程序访问在汇编程序中定义的常数有两种方法，其一是利用.set和

40、.global伪指令定义汇编程序外部常量；其二是利用连接器分配语句在链接命令文件中定义他们。,汇编程序（mixasm23.asm） _table_size .set 10 ;定义常量 .global _table_size ;定义为全局,链接命令文件（mix23.cmd） _table_size=10; /*定义常量*/ . . .,或：,3.在汇编程序中访问DSP C程序变量和常量,C程序（mixc25.c） extern int asmfunction()； /*说明外部的asm函数*/ extern int gvar; /*定义变量*/ main( ) int i=0; gvar=100; i=asmfunction(); /*调用汇编函数*/ ,汇编程序（mixasm25.asm） .global _asmfunction .global _gvar ;说明外部变量 .text _asmfunction: LD #1000,A ADD *(_gv