DSP编程的几个关键问题

heizhige

dsp数字信号处理芯片凭其优异的性能在高速计算领域有着巨大的应用前景。但其应用所设计的知识非常庞杂。本文以TI公司的 320C54X系列为蓝本进行提纯,所有认识都是笔者在实际工作中亲手实践所得。当程序调不通不知该从何处下手时,此文也许会有所帮助。这些关键点有些是 TMS320C5409所独有而有些是与DSP所共有的。

1 McBSP (Multichannel Buffered Serial Port)串口利用DMA中的多帧(Multi-Frame)方式通信的中断处理

在实际通信应用中,一个突发之后,程序必须为下一个突发作准备。因此一般采用串口的DMA多帧方式进行发送,在中断处理程序中或停止发送或加载数据。但在串口以DMA方式传输数据时却有一些问题要讨论。首先DMA的传输同步事件应设为McBSP的传输事件即XEVT,这样一字节传输后会自动准备另一字节 (McBSP的READY上升沿触发DMA传输)。中断发生时意味着一个块已传完,这时DMA的使能自动关闭,McBSP的READY将一直保持高状态。但是在下一次突发传输直接使能DMA时却启动不了传输(相信会有许多人遇到此类问题)。这是因为无法产生McBSP触发启动所需的READY上升沿。解决办法是在中断程序中先关闭McBSP的发送,使READY=0,随后在程序中发送使能DMA,再打开McBSP的发送既可。如先打开McBSP的发送后打开DMA,也是不会工作的。因为McBSP的READY已经由0变到1了,无法再产生READY上升沿。

2 关闭DMA与关闭McBSP的区别

在通信领域,为了充分利用 DSP数字信号处理器 的片上外设资源,常常利用DMA把从串口来的数据或要发的数据放入缓冲区,再处理。对DMA而言,只要其在数据缓冲区的指针指向了中断应发生的位置,就产生中断。但此时最后一个数据只是进入了McBSP而并未真正发出去,所以在传送结束的中断程序中只能关闭DMA不能关闭McBSP。因为此时McBSP的发寄存器DXR中还有一个字没有发出。

3 McBSP串口配置的关键时序
主要是寄存器SPCR2的配置：在保持RRST、XRST、FRST各位为0的前提下,配置好其它串口控制寄存器。等待至少2个CLKR/T时钟以确保DSP内部的同步。

(1)可以向DXR装载DMA。
(2)使能GRST(GRST=1)(如果需要DSP内部产生采样时钟)。
(3)使能RRST或XRST,注意此时要保证SPCR中仅有此一位发生改变。
(4)使能FRST(FRST=1)(如果需要DSP内部产生帧同步)。
(5)等待2个R/T CLK时钟周期后,收或发端便会有效。

4 汇编语言程序中的变量
汇编语言程序中的公用变量应在文件中定义,如.def carry。汇编语言程序中使用的局部变量不需要定义,可直接声明,例如trn_ num.word 00h。如果在两个asm文件中有两个都没有定义的同名变量,则编译程序会认为他们不是同一变量。在汇编程序的开头应有 .mmregs宏语句。它一方面表示对默认定义的确认(ah,bh,trn等),另一方面可以对所用寄存器重新定义。如：

.mmregs
DMPREC .set 54h ;定义DMA优先和使能寄存器地址在54h
DMSA .set 55h
DMSDN .set 57h
DXR10 .set 23h ;定义串口1的发送寄存器地址在23h

5 ST1寄存器中CPL位的影响
CPL位是编译模式控制位,它表示在相对直接寻址时采用哪种指针。当CPL=0时,使用页指针DP;当CPL=1时,使用堆栈指针SP。实际使用中二者没什么差别,但使用SP寻址的程序更易读。在程序中经常使用CPL=1。

6 指令的歧义

6.1 比较下面指令

STLM B, AR4 ;把bl内容送入寄存器AR4 (错)
STLM B, *AR4 ;把bl内容送入寄存器AR4 (对)
前者实际执行的是把bl内容送入一个系统用的缓冲区,后者也可用：
MVDM BL, AR4 ;把bl内容送入寄存器AR4 (对)
其他易导致歧义的语句还有：
LD AR5,A ;把AR5的内容送入寄存器A (错)
LDM AR5,A ;把AR5的内容送入寄存器A (对)
ANDM #0x107e,AR4 ;把#107e加到寄存器AR4 (错)
ANDM #0x107e,*AR4 ;把#107e加到寄存器AR4 (对)
仅对某些寄存器有效的指令：
MVDD * AR2+, *AR3 ;把以AR2为地址的内容拷入AR3的地址中

此类指令用作数据块搬移特别有效,但仅对AR2、AR3、AR4、AR5有效。
易错语句中对程序运行危害最大的是：
ST #0, *(bsp0_out_sign) ;bsp0_out_sign是一个变量名 (对)
STM #0, (bsp0_out_sign) ;此语句被编译为STM #0,PMST或STM #0,IMR (错)
这种语句会导致程序运行中的随机故障,且极难发现。

6.2 流水冲突

分析以下程序：

STM to-dce-buff,AR4
LDM AR4,B
ADD A,B ;B=AR4+AL
MVDM BL,AR4 ;AR4=to-dce-buff+AL
实际上,上段程序得不到AR4=to-dce-buff+AL的结果。这是因为DSP一般采用深度为3～6级的流水结构,产生了无法解决的冲突,所以它不能被正确执行。解决的办法是在赋值和引用之间插入一条或几条其他的指令,或NOP语句即可。

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7 汇编与C语言混合编程的关键问题
7.1 C程序变量与汇编程序变量的共用

为了使程序更易于接口和维护,可以在汇编程序中引用与C程序共享的变量：
.ref_to_dce_num,_to-dte_num,_to_dce_buff,_to_dte_buff
在汇编程序中引用而在C程序可直接定义的变量：
unsigned char to_dte_buff[BUFF_SIZE]; //DSP发向PC机的数据
int to_dte_num; //缓冲区中存放的有效字节数
int to_dte_store; //缓冲区的存放指针
int to_dte_read; //缓冲区的读取指针
这样经过链接就可以完成对应。

7.2 程序入口问题
在C程序中,程序的入口是main()函数。而在汇编程序中其入口由*.cmd文件中的命令决定,如：-e main_start;程序入口地址为 main _start。这样,混合汇编出来的程序得不到正确结果。因为C到ASM的汇编有默认的入口c-int00,从这开始的一段程序为C程序的运行做准备工作。这些工作包括初始化变量、设置栈指针等,相当于系统壳不能跨越。这时可在*.cmd文件中去掉语句：-e main_start。如仍想执行某些汇编程序,可以C函数的形式执行,如：

main_start(); //其中含有其他汇编程序
但前提是在汇编程序中把_main_start作为首地址,程序以rete结尾(作为可调用的函数)的程序段,并在汇编程序中引用_main_start,即.ref _main_start。

7.3 移位问题
在C语言中把变量设为char型时,它是8位的,但在DSP汇编中此变量仍被作为16位处理。所以会出现在C程序中的移位结果与汇编程序移位结果不同的问题。解决的办法是在C程序中,把移位结果再用0X00FF去“与”一下即可。

7.4 堆栈问题
在汇编程序中对堆栈的依赖很小,但在C程序中分配局部变量、变量初始化、传递函数变量、保存函数返回地址、保护临时结果功能都是靠堆栈完成。而C编译器无法检查程序运行时堆栈能否溢出。

7.5 程序跑飞问题

编译后的C程序跑飞一般是对不存在的存储区访问造成的。首先要查.MAP文件与memory map图对比,看是否超出范围。如果在有中断的程序中跑飞,应重点查在中断程序中是否对所用到的寄存器进行了压栈保护。如果在中断程序中调用了C程序,则要查汇编后的C程序中是否用到了没有被保护的寄存器并提供保护(在C程序的编译中是不对A、B等寄存器进行保护的)。

8 命令文件的编写

在编辑*.cmd文件时编译连接器默认：page 0就是ROM区,page 1就是RAM区。下列段必须放在ROM区。

.text load = PROG PAGE 0 ;程序段
.const load = data PAGE 0 ;常数段
.cinit load = data PAGE 0 ;初始化段
.switch load = data PAGE 0 ;switch指令常数表

值得注意的是尽量不要用FILL选项,一旦进行填充会使生成的.out文件增大甚至超过内部的存储空间而无法Bootload。

9 Bootload问题

一般都采用从EPROM引导,但通常很费脑筋。下面介绍一下可为54X系列DSP内部引导程序识别的EPROM存储结构：
-----------------------
08AAh或10AAh
SWWSR(等待状态产生寄存器)值16
BSCR(页切换控制寄存器)值16
入口点XPC(外部存储器映射寄存器)值7
入口点PC(程序地址寄存器)值16
第一块的大小16
第一块的入口点XPC(外部存储器映射寄存器)值7
第一块的入口点PC(程序地址寄存器)值16
代码(1)16
......
代码(N)16
最后一块的大小16
最后一块的入口点XPC(外部存储器映射寄存器)值7
最后一块的入口点PC(程序地址寄存器)值16
代码(1)16
......
代码(N)16
0000h(标志引导表结束)
......
......

......
EPROM的启始地址(如8000h)
--------------------
-BSCR 0f800h ;设置4K为一页,页面切换时插入1个等待状态
-o cdpd.hex ;转换成cdpd.hex文件
-i ;intel格式
-boot ;把所有的程序块装入EPROM
-bootorg 8000h ;从EPROM存储器的8000h处开始写入程序内容
-memwidth 8 ;系统数据宽度转为8位,以避免生成2个文件
-romwidth 8 ;EPROM 数据宽度为8位
-e 0840h ;从0840h开始执行程序
-map wfcdpd.mxp ;生成EPROM存储器占用映射 这时生成的cdpd.hex可以直接写入EPROM。需要说明320C5409的外部RAM范围是从8000h～FFFFh,所以设首地址为8000h。但是对C54X系列而言,其转换有个BUG,即它总是不能在0XFFFF处写入从外部 EPROM 存储器装载的开始地址,只好自己填入。对本例而言在0XFFFF处写0X80,在0XFFFF处写0X00。

icb

bu cuo ma

yuyang_yfy

hao dongxi
xuexi la

wawz

看不懂.....刚开始看

lcgmin

学学西写程序

abiu

原帖由 yuyang_yfy 于 2007-3-22 15:59 发表
hao dongxi
xuexi la

好帖就要顶啊~

13525

谢谢 分享~

aguang963_0

一头雾水，学了那么长时间不知道讲了什么，大学就没学过

yxzsheep

好帖就要顶啊

zhangjingkaoyan

7 汇编与C语言混合编程的关键问题