《DSP控制器原理及應(yīng)用技術(shù)》第3章 軟件開發(fā)基礎(chǔ)

第三章軟件開發(fā)基礎(chǔ)工信部十二五規(guī)劃教材《DSP控制器原理與應(yīng)用技術(shù)》編寫組第3章軟件開發(fā)基礎(chǔ)3.1軟件開發(fā)流程3.2匯編程序開發(fā)基礎(chǔ)3.3C/C++程序開發(fā)基礎(chǔ)3.4C/C++和匯編混合編程3.5集成開發(fā)環(huán)境及其應(yīng)用3.6基于示例模版的驅(qū)動程序開發(fā)

一、軟件開發(fā)流程圖3.1軟件開發(fā)流程二、軟件開發(fā)步驟3.1軟件開發(fā)流程1.編制源程序

（1）匯編語言：速度快，效率高，直接控制硬件底層資源。

（2）C語言：通用性、可移植性好

（3）混合編程2.產(chǎn)生可執(zhí)行代碼

C工具：C編譯器（C→

匯編）

匯編工具：

匯編器（Assembler）：匯編文件→COFF目標文件

連接器（Linker）：COFF文件→可執(zhí)行模塊；3.調(diào)試代碼

4.固化代碼3.2.1尋址方式與指令系統(tǒng)一、尋址方式（1）直接尋址——訪問數(shù)據(jù)空間的低4M字C28x模式：16位DP+6位偏移量=22位有效物理地址C2xLP模式：9位DP+7位偏移量=16位有效物理地址。（a）AMODE=0(C28x尋址模式）MOVWDP,#VarA ;VarA所在頁面裝載DPADDAL,@VarA ;將VarA的值加至AL3.2匯編程序開發(fā)基礎(chǔ)（2）堆棧尋址——可訪問數(shù)據(jù)空間的低64K

低64K字作為軟件堆棧，由堆棧指針SP給出。三種方式：*-SP[6bit]、*SP++和*SP--ADDAL,*-SP[5] ;將（SP-5）堆棧單元的16位內(nèi)容加到AL中MOV*SP++,AL ;將16位AL的內(nèi)容壓入堆棧，且SP=SP+1ADDAL,*SP-- ;將16位內(nèi)容彈出并加至AL中，且SP=SP-1一、尋址方式（3）間接尋址——可訪問4G字的數(shù)據(jù)空間操作數(shù)地址指定：

32位輔助寄存器XAR0～XAR7工作寄存器指定：

C28x：直接在指令中給出；

C2xLP：由輔助寄存器指針ARP指定。五種方式：*XARn++、*--XARn、*+XARn[AR0]、*+XARn[AR1]和*+XARn[3bit]。一、尋址方式（3）間接尋址——可以訪問整個4G字的數(shù)據(jù)空間MOVLACC,*XAR2++ ;將XAR2所指向存儲單元的內(nèi)容裝入ACC，之后XAR2+2MOVLACC,*--XAR2 ;將XAR2-2，然后將XAR2所指向存儲單元的內(nèi)容裝入ACCMOVLACC,*+XAR2[AR0] ;將（XAR2+AR0）所指向存儲單元的內(nèi)容裝入ACCMOVLACC,*+XAR2[AR1] ;將（XAR2+AR1）所指向存儲單元的內(nèi)容裝入ACCMOVLACC,*+XAR2[5] ;將（XAR2+5）所指向存儲單元的內(nèi)容裝入ACC一、尋址方式（4）寄存器尋址：直接訪問寄存器的內(nèi)容32位尋址：ACC、P、XT、XARn等16位尋址：AL、AH、PL、PH、TH、T和ARn等

MOVL@ACC,XT ;32位寄存器尋址，將XT寄存器的內(nèi)容裝入ACCADD@AH,AL ;16位寄存器尋址，AH=AH+AL（5）數(shù)據(jù)/地址/IO空間立即尋址方式（6）程序空間間接尋址方式。一、尋址方式3.2.1尋址方式與指令系統(tǒng)語法：操作碼目的操作數(shù),源操作數(shù)操作碼：指示處理器所要執(zhí)行的操作；操作數(shù)：指示指令執(zhí)行過程中所需數(shù)據(jù)（或其地址）。例如：ADDACC,#16位常數(shù){<<0-16} ;將16位常數(shù)移位后加至ACCADDBACC,#8位常數(shù);將8位常數(shù)加至ACCADDLACC,loc32;將“l(fā)oc32”指定單元的32位數(shù)加至ACC二、指令系統(tǒng)三、混合編程時常用匯編指令總結(jié)一、段（Section）

三個默認段：.text，.data，.bss

段分為兩大類：初始化段，未初始化段。1.初始化段（包含程序代碼和數(shù)據(jù)）

.text段：包含可執(zhí)行代碼

.data段 ：包含已初始化的數(shù)據(jù)

.sect段：.sect偽指令創(chuàng)建的自定義段2.未初始化段

.bss段：為未初始化的變量保留空間

.usect段：.usect偽指令創(chuàng)建的自定義段3.2.2公共目標文件格式CommonObjectFileFormat簡稱COFF3.2.2公共目標文件格式二、匯編器對段的處理匯編器根據(jù)偽指令識別程序各部分。將匯編程序內(nèi)容分門別類歸入各個段。三、連接器對段的處理

（1）建立可執(zhí)行的COFF輸出模塊

（2）為輸出模塊選擇存儲器地址（定位）。MEMORY偽指令：定義目標存儲器映像（分塊，塊起始地址及長度）；SECTIONS偽指令：組合輸入段以及定位輸出段。1.MEMORY偽指令語法MEMORY{PAGEn:name[attr]:origin=const,length=const}

PAGE——存儲空間。0：程序存儲器，1：數(shù)據(jù)存儲器。

name——存儲區(qū)名稱。origin——起始地址。

length——長度，。2.SECTIONS偽指令語法SECTIONS{name:[property,property,…]}運行的位置。語法：run=allocation或run>allocation加載的位置。語法：

load=allocation或load>allocation或

allocation3.連接器命令文件

連接時可編寫一個通用的連接器命令文件模板：

MEMORY：定義存儲器及其地址；SECTIONS：將各輸出段定位到相應(yīng)存儲區(qū)。

MEMEORY{PAGE0:/*程序空間*/ZONE0:origin=0x004000,length=0x001000/*XINTFzone0*/RAML0:origin=0x008000,length=0x001000/*on-chipRAMblockL0*/……}SECTIONS{/*分配程序區(qū)域:*/.cinit:>FLASHAPAGE=0.pinit:>FLASHA,PAGE=0.text:>FLASHAPAGE=0……}3.2.4匯編程序設(shè)計一、匯編偽指令

1.定義段的偽指令偽指令語法功能描述.text.text將其后的源語句匯編至.text（代碼）段.data.data將其后的源語句匯編至.data（數(shù)據(jù)）段.sect.sect“段名”將其后源語句匯編至“段名”規(guī)定的段內(nèi).bss.bss符號,字長在.bss段內(nèi)保留字長（字數(shù)）.usect符號.usect“段名”，字長在未初始化自定義段“段名”中保留字長2.初始化常數(shù)的偽指令.space位長（在當前段內(nèi)保留位長，并填0）

.word 數(shù)值列表（將一個或者多個16位初始化數(shù)值存放在當前段內(nèi)連續(xù)個存儲單元中。）（1）語法：.include “文件名”功能：通知匯編器從指定文件讀取源語句。（2）語法：.def/.ref/.global符號名列表.def（定義）：在當前模塊定義而在其它模塊中引用.ref（引用）：在當前模塊引用而在其它模塊中定義.global（全局）：可以是以上2種情況3.引用其它文件的偽指令

二、示例文件例3.2（10+2）的匯編語言程序代碼*.global_main.text_main:MOVACC,#10MOVT,#2ADDACC,T3.3.1TMS320x28xxC/C++優(yōu)化編譯器1、C/C++編譯器支持ANSIC和ISO/IET14882-1998C++:能將標準ANSIC/C++程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的匯編程序。3.3C/C++程序開發(fā)基礎(chǔ)C編譯器中包含了運行支持庫（.lib）。

2、代碼的優(yōu)化優(yōu)化目的：提高程序執(zhí)行速度，縮減程序代碼。優(yōu)化操作：簡化循環(huán)、軟件流水線操作、重組語句或簡化表達式，變量重定位等優(yōu)化等級：0、1、2、3、4

數(shù)字越大，優(yōu)化等級越高。一、C語言數(shù)據(jù)類型1.變量和標識符:3.3.2C/C++編程基礎(chǔ)2.數(shù)據(jù)類型二、C語言關(guān)鍵詞1.interrupt關(guān)鍵字作用：定義中斷服務(wù)程序（中斷函數(shù)）。voidinterrupt函數(shù)名(){}2.ioport關(guān)鍵字作用：定義C中訪問IO端口空間的端口變量。ioport類型標示符端口編號端口編號為16進制表示的I/O端口的絕對地址。C28xI/O空間與存儲空間統(tǒng)一，故不使用該關(guān)鍵字。3.volatile關(guān)鍵字作用：避免變量被優(yōu)化。通知編譯器每次訪問被聲明變量時均需從其地址讀取。4.register關(guān)鍵字作用：定義寄存器變量，以加快訪問速度。二、C語言關(guān)鍵詞5.cregister關(guān)鍵字作用：在C中直接訪問IER和IFR。例如：externcregistervolatileunsignedintIER;IER|=0x0100;volume=4.0/3.0*PI*radius*radius*radius6.inline關(guān)鍵字作用：定義可直接插入被調(diào)用處的短小函數(shù)。inlineintvolume_sphere(floatr){retrurn4.0/3.0*PI*r*r*r;}volume=volume_sphere(radius);7.const關(guān)鍵字作用：保護變量或數(shù)組的值不被改變。8.far關(guān)鍵字作用：指定22位長度的指針。intfarsym;/*聲明sym位于遠內(nèi)存，為far類型的變量*/#pragma告訴預(yù)處理器怎樣對待函數(shù)三、#pragma預(yù)編譯器指令1.

CODE_ALIGN作用：為某一段程序指定特定的代碼存儲邊界，以保證某函數(shù)代碼存于特定位置。#pragmaCODE_ALIGN(func,constant)#pragmaCODE_ALIGN(constant)constant必須是2的冪次，以保證內(nèi)存邊界2.CODE_SECTION:作用：為某一段程序指定特定的代碼存儲段，以便單獨分配存儲空間作用：為某一段數(shù)據(jù)指定特定的數(shù)據(jù)存儲段，以便單獨分配存儲空間。#pragmaDATA_SECTION(symbol,“section_name”)

為變量symbol在“section_name”段內(nèi)分配空間，可將其定位至.bss以外的空間例：#pragmaDATA_SECTION(bufferB,“BufferB_sect”) charbufferB[512];3.DATA_SECTIONSECTIONS{BufferB_sect:{}>RAML4PAGE1}4.INTERRUPT作用：指明函數(shù)為中斷處理函數(shù)5.FAST_FUNC_CALL作用：允許在C/C++中直接調(diào)用匯編編寫的函數(shù)。調(diào)用時采用快速函數(shù)調(diào)用(FFC)機制。調(diào)用更快速。

函數(shù)返回時的asm代碼是： LB*XAR76.FUNC_EXT_CALLED作用：保證程序執(zhí)行期間未調(diào)用的函數(shù)不被優(yōu)化掉?；旌暇幊讨?，可用于防止匯編調(diào)用的函數(shù)被優(yōu)化掉。7.MUST_ITERATE作用：指明循環(huán)必須執(zhí)行的次數(shù)，以防止循環(huán)被優(yōu)化掉。語法：四、中斷處理方法

中斷處理方法：使用中斷服務(wù)函數(shù)。

中斷函數(shù)定義方法：以c_intd（d為數(shù)字）為名稱定義（c_int00保留）利用關(guān)鍵字interrupt定義利用#pragma指令I(lǐng)NTERRUPT定義中斷服務(wù)程序使用規(guī)則：①中斷服務(wù)程序無參數(shù)。②調(diào)用效率極低。③某中斷提供中斷服務(wù)程序時，必須將其地址賦給相應(yīng)中斷向量。3.4.1C/C++編譯器運行環(huán)境一、C系統(tǒng)堆棧

作用：存放局部變量，傳遞函數(shù)參數(shù)，保存處理器狀態(tài)、函數(shù)返回地址、中間結(jié)果和寄存器值。管理：硬件堆棧指針SP、輔助寄存器XAR2。

SP：堆棧指針，指向當前棧頂XAR2：幀指針，指向當前幀的起始地址。局部幀：每調(diào)用一次函數(shù)，在當前棧頂產(chǎn)生一個新的幀，用來存放局部變量和中間值。二、

寄存器使用規(guī)則兩種寄存器變量：保護調(diào)用環(huán)境，保護入口環(huán)境。

3.4C/C++和匯編混合編程

三、

函數(shù)調(diào)用規(guī)則（1）傳遞參數(shù)；①優(yōu)先通過寄存器傳遞；②剩余參數(shù)進棧（2）返回地址（原RPC）進棧（3）分配局部幀：為被調(diào)用函數(shù)分配存儲空間1.父函數(shù)執(zhí)行操作①通過寄存器傳遞參數(shù)規(guī)則。（a）頭4個浮點參數(shù)存放于寄存器R0H～R3H；（b）64位參數(shù)第一個放ACC和P；（c）32位參數(shù)第一個放ACC；（d）指針型參數(shù)存放于XAR4和XAR5；（e）16位參數(shù)的存放順序為：AL、AH、XAR4、XAR5。②其它參數(shù)以逆序壓入堆棧。32位參數(shù)在堆棧中從偶地址開始存放。結(jié)構(gòu)體變量僅傳遞地址。③父函數(shù)使用LCR指令調(diào)用子函數(shù)。2.子函數(shù)的響應(yīng)①返回值的處理：16位整型數(shù)存放于AL，32位整型數(shù)存放于ACC，②子函數(shù)使用LRETR指令返回。3.訪問參數(shù)和局部變量

局部幀空間小于63個字時，采用SP訪問

“*-SP[6位偏移量]”最大偏移量為63，

局部幀空間大于63個，使用FP（XAR2）訪問。

“*+FP[偏移量]”

“*+FP[AR0/AR1]”3.4.2C和匯編接口特別注意：（1）匯編模塊中被C訪問的標識符前要加下劃線。如，若變量x要被C程序訪問，必須用_x表示。（2）匯編模塊中需要被C模塊引用的變量或者函數(shù)要用偽指令.def或.global聲明；C模塊中需要被匯編模塊引用的變量或者函數(shù)在匯編模塊中也必須用偽指令.global聲明。例：匯編接收C傳遞的參數(shù)并加至C全局變量gvar返回。C主程序externintasmfunc（）;/*聲明全局匯編函數(shù)*/intgvar; /*定義全局變量gvar*/voidmain(){inti=5;i=asmfunc(i);/*正常調(diào)用匯編函數(shù)*/}南航自動化學(xué)院DSP技術(shù)應(yīng)用實驗室一、

獨立編寫C和匯編模塊匯編子程序

.global_gvar

.global_asmfunc_asmfunc:MOVWDP,#_gvarADDAL,@_gvarMOV@_gvar,ALLRETR3.4.3混合編程方法二、使用FAST_FUNC_CALL預(yù)編譯器指令示例：實現(xiàn)兩個32位數(shù)的加法運算（a）匯編程序_add_long:addlacc,*-SP[2]LB*XAR7（b）C程序#pragmaFAST_FUNC_CALL(add_long);longadd_long(long,long);voidf(){longx=0,y=0;x=67000;y=76000;y=add_long(x,y);while(1)k=0;}

asm(“匯編語句”)

三、直接在C程序中嵌入?yún)R編語句優(yōu)點：(1).程序編寫方便。(2).程序保留C結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好。(3).程序調(diào)試方便。南航自動化學(xué)院DSP技術(shù)應(yīng)用實驗室注意：(1)小括號中雙引號后第一列是標號位置，用空格代替。(2).編譯器在編譯過程中只是把內(nèi)嵌指令照搬到編譯生成的匯編代碼的相應(yīng)位置。(3).不要把跳轉(zhuǎn)指令或者帶標號的匯編語句嵌入C程序。a).C程序

externintvar;/*聲明var為全局變量*/var=1;/*引用var*/b).匯編程序

.bss_var,1 ；定義變量_var.global_var ；聲明_var為全局變量

1.訪問.bss段中變量

四、在C中訪問匯編變量

(a)C程序

externfloatsine[];/*說明sine為外部變量*/f=sine[2];/*把sine看作正常數(shù)組使用*/(b)匯編程序

.global_sine;說明sine為外部變量

.sect”sine_tab”;定義一個獨立的段

_sine:;查找表的初始地址

.float0.0.float0.015987.float0.022145

2.訪問不在.bss段中的變量五、使用內(nèi)部算子訪問匯編作用：內(nèi)部算子（intrinsics）可將C/C++中無法描述或描述比較復(fù)雜的任務(wù)用特定匯編語句描述。使用方法：以函數(shù)形式調(diào)用，名稱前加下劃線。南航自動化學(xué)院DSP技術(shù)應(yīng)用實驗室

（1）新建一個C源文件，為匯編函數(shù)聲明一個函數(shù)原型、創(chuàng)建C函數(shù)實體；并在main()函數(shù)中調(diào)用。（2）編譯C文件。使用編譯器選項“-k（保留匯編）-ss（交叉列表）-al（創(chuàng)建匯編列表）”。（3）觀察編譯之后生成的同名匯編文件。（4）利用生成的匯編函數(shù)代碼創(chuàng)建匯編文件。（5）在C中將匯編函數(shù)原型聲明為外部的，并刪除為匯編函數(shù)原型創(chuàng)建的函數(shù)。

六、快速產(chǎn)生被C調(diào)用的匯編函數(shù)3.5.1集成開發(fā)環(huán)境簡介一、CCS簡介目前使用最廣泛的DSP集成開發(fā)環(huán)境?？梢暬拇a編輯界面強大的程序調(diào)試、跟蹤與分析工具完成代碼編輯、編譯、連接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析。兩種工作模式：

軟件仿真（Simulator）：無需DSP硬件，可直接在計算機上對DSP的指令集和CPU進行模擬；硬件仿真（Emulator）：支持在DSP芯片上在線實時運行和調(diào)試程序。3.5CCS集成開發(fā)環(huán)境3.5.1集成開發(fā)環(huán)境簡介CCS的安裝安裝完畢，在桌面創(chuàng)建快捷圖標2.Simulator模式配置單擊“SetupCCStudioV3.3”

的圖標，進入系統(tǒng)的配置環(huán)境二、CCS的安裝與配置3.CCS的Emulator模式配置3.5.2DSP應(yīng)用程序開發(fā)調(diào)試示例1目標代碼的生成（1）新建工程1目標代碼的生成（2）添加文件1目標代碼的生成（3）生成可執(zhí)行代碼2目標代碼的調(diào)試（1）裝載文件2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——①運行菜單2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——③觀察菜單2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——④寄存器、存儲器和觀察窗口2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——⑤設(shè)置斷點⑥動畫運行2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——⑦設(shè)置探測點2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——⑧關(guān)聯(lián)文件2目標代碼的調(diào)試（2）調(diào)試文件——⑧打開圖形觀察窗口

程序調(diào)試無誤后，即可燒寫到DSP的FLASH中，使DSP可以脫離仿真器獨立運行

3.5.3程序燒寫3.5.4通用擴展語言（GEL）簡介GEL：通用擴展語言，高級腳本語言。.gel文件可擴展CCS的功能或者自動運行CCS中一系列常用命令。3.5.5DSP/BIOS工具簡介BIOS：Built-InOperationSystem，嵌入式操作系統(tǒng)。DSP/BIOS是TI公司為其TMS320C6000、C5000TM和C28x系列DSP平臺設(shè)計開發(fā)的一個尺寸可裁剪的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。3.6.1驅(qū)動程序開發(fā)包簡介

為使DSP的CPU控制片內(nèi)各功能模塊正常工作，必須對其進行編程驅(qū)動，使系統(tǒng)時鐘、片內(nèi)外設(shè)等硬件資源按照各自功能和系統(tǒng)需求運行——應(yīng)用（驅(qū)動）程序開發(fā)。3.6基于示例模版的驅(qū)動程序開發(fā)SPRC530：F2833x和F2823x頭文件及片內(nèi)外設(shè)應(yīng)用示例代碼質(zhì)量高、內(nèi)容全面;結(jié)構(gòu)規(guī)范;開發(fā)周期短基本思路：（1）采用寄存器結(jié)構(gòu)體和位定義形式定義各片內(nèi)外設(shè)的寄存器（2）在編譯時將其映射到DSP數(shù)據(jù)空間對應(yīng)地址。3.6.2外設(shè)寄存器訪問的硬件抽象層方法名稱地址描述PLLSTS0x7011PLL狀態(tài)寄存器Reserved0x7012～0x7019保留HISPCP0x701A高速外設(shè)時鐘定標器LOSPCP0x701B低速外設(shè)時鐘定標器PCLKCR00x701C外設(shè)時鐘控制器寄存器0PCLKCR10x701D外設(shè)時鐘控制器寄存器1LPMCR00x701E低功耗模式控制寄存器0Reserved0x701F保留PCLKCR30x7020外設(shè)時鐘控制器寄存器3PLLCR0x7021PLL控制寄存器SCSR0x7022系統(tǒng)控制和狀態(tài)寄存器WDCNTR0x7023看門狗計數(shù)器寄存器Reserved0x7024保留WDKEY0x7025看門狗復(fù)位密鑰寄存器Reserved0x7026～0x7028保留WDCR0x0000-7029看門狗控制寄存器1寄存器結(jié)構(gòu)體及其位定義第一步，為各寄存器定義一個位定義結(jié)構(gòu)體變量structPLLCR_BITS{//位定義

Uint16DIV:4;//3:0為PLL模塊設(shè)置時鐘速率

Uint16rsvd1:12;//15:4保留};structPCLKCR0_BITS{//位描述

Uint16rsvd1:2;//1:0保留

Uint16TBCLKSYNC:1;//2EPWM模塊TBCLK同步允許……Uint16ECANBENCLK:1;//15允許到eCAN-B的系統(tǒng)時鐘}第二步，為每個寄存器定義一個共同體unionPLLCR_REG{Uint16all;structPLLCR_BITSbit;};unionPCLKCR0_REG{Uint16all;structPCLKCR0_BITSbit;};第三步，將某外設(shè)同類寄存器定義為一個結(jié)構(gòu)體變量structSYS_CTRL_REGS{Uint16rsvd1;//0為從偶地址開始，保留一個單元

unionPLLSTS_REGPLLSTS;//1Uint16rsvd2[8];//2-9保留

unionHISPCP_REGHISPCP;//10:高速外設(shè)時鐘定標器

union