殷莉 溫赟

摘要：當(dāng)前的計(jì)算機(jī)程序應(yīng)用大都以嵌入式系統(tǒng)為主，且是以DSP核心構(gòu)建而成的。這一系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)模式主要是采用了C語言匯編的方法，依托DSP系統(tǒng)的存在周期和開發(fā)周期對(duì)其進(jìn)行移植性的調(diào)整與提升，進(jìn)而降低嵌入式系統(tǒng)的缺陷，提升嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，很多DSP開發(fā)人員對(duì)于C語言的應(yīng)用較為廣泛，且開發(fā)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和運(yùn)算與命令執(zhí)行效率較高。研究將針對(duì)當(dāng)前C語言在DSP嵌入式系統(tǒng)中的開發(fā)模式和應(yīng)用方法展開研究，并且會(huì)提出相應(yīng)的問題和解決問題的策略與方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的完整構(gòu)建。同時(shí)，還會(huì)從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用角度對(duì)其進(jìn)行C語言DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中的注意事項(xiàng)說明，以此降低技術(shù)人員在后期應(yīng)用C語言開發(fā)DSP嵌入式系統(tǒng)過程中發(fā)生問題的概率。

關(guān)鍵詞：C語言;DSP;嵌入式系統(tǒng);語言開發(fā)

中圖分類號(hào)：rrP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）29-0204-02

1 引言

隨著當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，信息技術(shù)得到了飛速的進(jìn)步，且快速滲透到了人們的日常生活中，成為人們生活與工作的重要組成部分。在這一模式下，社會(huì)的發(fā)展對(duì)于信息技術(shù)的依賴程度更大，且信息技術(shù)本身的發(fā)展也更加多元化與理想化。在這一背景下，DSP技術(shù)被廣泛應(yīng)用于其中，主要領(lǐng)域有：電子通信行業(yè)、無線電軟件應(yīng)用行業(yè)、儀器儀表行業(yè)、自動(dòng)控制行業(yè)、人工智能行業(yè)等。這就為當(dāng)今時(shí)代背景下的DSP技術(shù)提供了深度發(fā)展的機(jī)會(huì)，同時(shí)也為DSP嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用帶來了全新的發(fā)展空間。當(dāng)前人們對(duì)DSP嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用主要來自以下幾種原因：第一是自從控制器被發(fā)明之后，僅僅配備了語言編輯功能的軟件開發(fā)功能，并沒有配備高級(jí)語言的應(yīng)用功能;第二是匯編語言程序生成是二進(jìn)制，其代碼少，且運(yùn)行和執(zhí)行速度飛快;第三是介于儲(chǔ)存器對(duì)價(jià)格和空間的限制，無法對(duì)其進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。所以，在這一背景下，DSP嵌入式產(chǎn)品成為其中的佼佼者，并且有效解決了上述問題。在當(dāng)今，C語言在DSP嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用具備較大的優(yōu)勢：首先是可移植性良好且開發(fā)周期可控;第二是調(diào)試和后期檢測與維護(hù)工作開展較為方便。介于以上兩大特色，大家對(duì)于C語言在嵌入式產(chǎn)品中的應(yīng)用和開發(fā)更加熱衷。

2 C語言在TMS320VC33芯片的開發(fā)過程

在對(duì)其進(jìn)行開發(fā)的過程中，需要結(jié)合下文中敘述的四個(gè)步驟開展實(shí)施：首先是通過對(duì)C語言的編輯完成源程序;其次是完成好編譯工作，設(shè)計(jì)好鏈接;然后是通過在線仿真對(duì)其進(jìn)行檢測;最后是利用固化程序整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

2.1 編輯源代碼

在對(duì)源代碼進(jìn)行編輯的過程中，需要結(jié)合Code Composer的背景對(duì)其進(jìn)行工程的建設(shè)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)CSRJ.MAK的構(gòu)建。在此，需要構(gòu)建一個(gè)C源代碼文件，將其設(shè)計(jì)為CSRJ.C，具體內(nèi)容為C語言源程序。另外，還需要籌建一個(gè)VC33.H的頭文件，在后續(xù)的程序開發(fā)與設(shè)計(jì)過程中需要應(yīng)用到TMS320VC33寄存器，通過該方法可以對(duì)其進(jìn)行有效的定義。最后，將以上兩個(gè)文件進(jìn)行組合，并一同添加到CSRJ.MAK工程中。

2.2 編譯和鏈接

需要從TI公司的COFF文件格式對(duì)其進(jìn)行分析與研究。Code Composer編譯器構(gòu)建的目標(biāo)文件一般為公共目標(biāo)文件，格式為COFF。在這一格式的應(yīng)用中，能夠有效促進(jìn)模塊化編程的管理效果，且可以提升程序的可移植性，強(qiáng)化程序的可讀性能。這對(duì)于后續(xù)代碼的管理與村村器的管理有著重要的影響作用，而且應(yīng)用的方法也會(huì)更加靈活，操作的便利性會(huì)大大提高。由此可見，該方法的應(yīng)用能夠?yàn)楦呒?jí)語言的匯編提供相應(yīng)的基礎(chǔ)，帶來有效的幫助。在COFF文件中，最主要的就是要把SECTION進(jìn)行概念的定義。SECTION是COFF文件中最小的單位，在儲(chǔ)存器中占據(jù)空間的模式為數(shù)據(jù)塊模式。而且，在同一目標(biāo)文件中，不同的SECTION是相互分離的，且是不受干預(yù)的。因此，SECTION 一般可以劃分為兩個(gè)方面：第一方面是完成初始化的部分;第二方面是未進(jìn)行初始化的部分。已經(jīng)完成初始化的部分其中含有程序數(shù)據(jù)和程序代碼;未完成初始化的部分能夠?yàn)閿?shù)據(jù)提供儲(chǔ)存的空間，且可以有效保留數(shù)據(jù)信息。

3 C語言在DSP嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中需注意的問題

3.1 內(nèi)存依賴

為了有效提升代碼的優(yōu)化性能，促進(jìn)編譯器對(duì)指令執(zhí)行和處理的能力與效率，需要對(duì)其內(nèi)存依賴關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。在這一過程中，需要做到對(duì)指令之間的關(guān)系確認(rèn)，且需要完善指令的準(zhǔn)確性。一般情況下，一條指令需要在另一條指令的執(zhí)行狀態(tài)下完成，所以這兩條指令之間就存在相應(yīng)的依賴關(guān)系。如果編譯器無法有效識(shí)別指令之間存在的關(guān)系是否為依賴關(guān)系，那么就需要通過人工的方法對(duì)其進(jìn)行明確，為編譯器提供相應(yīng)的記憶服務(wù)。在此，可以利用“restrict”的關(guān)鍵字輸入方法對(duì)其進(jìn)行聲明變量的處理，或者可以利用命令優(yōu)化的方法對(duì)編譯器進(jìn)行通知。Code Composer可以為其提供4條優(yōu)化指令，第一是Level 0寄存器級(jí)別優(yōu)化指令;第二是Level 1局部級(jí)別優(yōu)化指令;第三是Level 2函數(shù)級(jí)別優(yōu)化指令;第四是Level 3文件級(jí)別優(yōu)化指令。結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行分析，如果使用第三種方法可以實(shí)現(xiàn)簡單便捷的操作，進(jìn)而體現(xiàn)一步到位的特征。但是，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，這一情況需要適時(shí)而定，很多比較大的應(yīng)用系統(tǒng)并不支持第三種方式在其中應(yīng)用，而且無法實(shí)現(xiàn)對(duì)大系統(tǒng)代碼的優(yōu)化，如果強(qiáng)行應(yīng)用，甚至?xí)?dǎo)致大系統(tǒng)發(fā)生癱瘓和死循環(huán)的問題。所以，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要結(jié)合實(shí)際需求對(duì)其進(jìn)行性能的匹配分析，以此避免系統(tǒng)和程序發(fā)生不執(zhí)行、執(zhí)行混亂、系統(tǒng)崩潰等問題的發(fā)生。

3.2 變量聲明

在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的過程中，需要兼顧全局變量的關(guān)系，并且要盡量地去使用全局變量。這樣，能夠大大降低變量堆棧的問題，提升寄存器的應(yīng)用效率，擴(kuò)大寄存器的應(yīng)用空間。除此之外，在Code Composer背景下對(duì)其進(jìn)行全局變量的聲明處理，或者利用初始化的方法，會(huì)導(dǎo)致雙倍儲(chǔ)存空間的占用。為了避免這一情況的發(fā)生，降低儲(chǔ)存空間的占用量，需要本著節(jié)約資源的概念對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)量的分析與研究，然后將數(shù)據(jù)量較大的內(nèi)容通過特殊定義的方法進(jìn)行空間資源占用的壓縮。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變量聲明的有效處理。在此，通過一組數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析與解釋。

如果通過常規(guī)方法對(duì)其進(jìn)行理解和定義，那么：

Biao_xyx[2] [5]={1.22， 3.55， 4.67， 9.53， 8.11， 6.97， 9.45，7.54，8.16，1.08）;在編譯完成之后對(duì)其進(jìn)行查看，通過對(duì).map文件的分析與研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)在.cinit段一共占據(jù)了12個(gè)字符空間，而在.bss段中一共占用了10個(gè)字符空間。

如果通過特殊方法對(duì)其進(jìn)行理解和定義，那么：

Asm（“.global_biao_xyx“）;

Asm（“.sect＼“.data_chabiaoV'‘）;

Asm（¨biao_xvx： .float l.22， 3.55， 4.67， 9.53， 8.1l“）;

Asm（“.float 6.97， 9.45， 7.54， 8.16， 1.08“）;

extern float biao_xyx[2][3];

在編譯完成之后對(duì)其進(jìn)行查看，通過對(duì).map文件的分析與研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)在.data_chabiao段中一共占用了10個(gè)字符的空間。

3.3 應(yīng)用TI提供的功能函數(shù)和固有函數(shù)

TI在C語言的開發(fā)過程中能夠?yàn)槠涮峁┹^好的幫助與較大的支撐，且可以為C語言的開發(fā)帶來具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的固有函數(shù)。如果在這一過程中應(yīng)用了一半的C語言賭氣進(jìn)行函數(shù)編寫，或者通過個(gè)人編寫的方式對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)在這個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中消耗更多的時(shí)間與精力，且會(huì)造成各種問題。最后，解決問題的時(shí)間、編譯的時(shí)間、編譯的準(zhǔn)確性、問題的處理深度等均是后期程序應(yīng)用的潛在威脅。為了避免這一情況的發(fā)生，需要應(yīng)用TI提供的功能函數(shù)和固有函數(shù)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的干預(yù)和處理。

3.4 編寫循環(huán)體

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，對(duì)于循環(huán)體的應(yīng)用比較廣泛，且應(yīng)用的次數(shù)較多。循環(huán)體能夠處理大量的數(shù)據(jù)信息，而且會(huì)耗費(fèi)較多的時(shí)間。在此需要特別注意的問題有：在應(yīng)用循環(huán)體對(duì)其進(jìn)行程序編寫的時(shí)候，切不可通過包含調(diào)用的方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā);在應(yīng)用循環(huán)體對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，切不可在其中體現(xiàn)過多的指令和命令內(nèi)容;在應(yīng)用多重循環(huán)方法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，若內(nèi)層循環(huán)體相對(duì)外層較短，需要建立全新的循環(huán)模式，放棄原有的循環(huán)體，通過內(nèi)外結(jié)合的循環(huán)方法對(duì)其進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)與應(yīng)用;在應(yīng)用循環(huán)體的時(shí)候，需要將與循環(huán)無關(guān)的代碼和語言進(jìn)行相應(yīng)的移植，使其處于循環(huán)體以外的部分。這樣可以降低循環(huán)的時(shí)間，提升循環(huán)的效率與質(zhì)量。

3.5 浮點(diǎn)格式的轉(zhuǎn)換

為了讓硬件設(shè)備得到更好的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行能力，TMS320VC33應(yīng)用了浮點(diǎn)格式對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的支撐與幫助。在這一模式下，DSP系統(tǒng)軟件的通信模塊將會(huì)被大力開發(fā)，且會(huì)結(jié)合浮點(diǎn)格式對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸。在此，需要注意的問題有：切記在使用該系統(tǒng)的時(shí)候需要了解外部系統(tǒng)所應(yīng)用的是什么格式，并且要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的格式轉(zhuǎn)換與處理，以此實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的運(yùn)行效率不受影響。

4 總結(jié)

研究結(jié)合‘rMS320VC33芯片的開發(fā)為大背景，分別研究了C語言的開發(fā)與架構(gòu)方式，以及DSP嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用過程中需要注意的問題有哪些。通過該方法能夠?yàn)楹罄m(xù)的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用提供更多的幫助，進(jìn)而滿足研究人員對(duì)工作效率、系統(tǒng)運(yùn)行能力等各方面的需求。

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【通聯(lián)編輯：代影】

作者簡介：殷莉（1980-），女，江蘇常州人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)信息化，軟件;溫赟（1979-），女，江蘇常州人，高校副教授，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)信息化、電子商務(wù)。