_C54xDSP混合编程及中断的C语言实现

微　处　理　机M I CROPROCESS ORS’C54x DSP混合编程及中断的C语言实现3陈丽安1,魏宏伟2(1.厦门理工学院,厦门361005;2.东北微电子研究所,沈阳110032) 摘　要:为了充分发挥C语言和汇编语言各自的优势,在对T MS320C54x DSP进行软件开发时,可用两种语言混合编程。

本文介绍了基于T MS320C54x DSP的C语言和汇编语言混合编程的程序设计方法,对用C语言实现DSP的中断功能进行了详细说明。

最后以多尺度三次B样条小波分解算法为例说明T MS320C54x DSP混合编程的方法及步骤,并给出了C语言及汇编语言的源程序代码。

关键词:数字信号处理器(DSP);汇编语言;C语言;混合编程中图分类号:TP368.1,TP312　文献标识码:A　文章编号:1002-2279(2005)03-0052-05The M i xed Language P ro g ramm i ng and the I n te rrup t R ea li za ti o ni n C Language fo r’C54x D S PCHEN L i-an1,W E I Hong-wei2(1.X iam en L ujiang U niversity,X iam en361005,China;2.N ortheast M icroelectronics Institute,Shenyang110032,China) Abstract:The asse mbly language of T MS320C54x DSP is usually conjunct with C code when the DSP p r ojects are devel oped in order t o make full use of the advantage of these t w o types of language.The app r oach and strategy of the m ixed language p r ogra mm ing based on T MS320C54x DSP are intr oduced in this paper and the DSP interrup t functi on based on C language is p r oposed in detail.The decompositi on algorith m of the quadratic B s p line wavelet is taken as an exa mp le t o illustrate the method of m ixed lan2 guage p r ogra mm ing,the C p r ogra m s and the asse mbly language codes are als o listed at the end of this pa2 per.Key words:D igital Signal Pr ocess or(DSP);A sse mbly language;C language;M ixed language p r o2 gra mm ing1　引　言在对T MS320C54x DSP进行软件开发时,既可由汇编语言、也可由C语言实现。

汇编语言作为一种面向机器的低级语言,可以最充分地利用DSP所提供的硬件资源,编译效率高,执行速度快,但程序的可读性、可维护性及可移植性均较差,且代码编写繁杂,开发周期较长,不易升级。

C语言作为一种优秀的高级语言,具有丰富的库函数,使用灵活方便。

特别地,由TI公司提供的CCS(Code Co mposer Studi o)集成了优化ANSI C编译器,使DSP的开发调试可在C的源程序级进行。

但即便是经过优化的代码,其效率也无法与手工编写的汇编代码相比。

另外,对DSP某些硬件控制的编程,用C语言不如用汇编语言方便,有些甚至根本无法实现[1]。

为了充分发挥上述两种语言的优势,克服各自的不足,可将它们混合进行编程:对实时性要求较高或需对硬件直接控制的功能,如A/D采样程序及数字信号处理的核心算法等,可由汇编语言实现;而对运行速度和代码效率要求不高但要求可读性强维护容易的程序,如系统初始化、用户操作界面等,则用C语言编写。

因此,混合编程法已成为开发T MS320C54x DSP应用程序的常用方法。

2　混合编程的几种方式对T MS320C54x DSP,C语言与汇编语言混合编程有如下几种方式。

(1)在C程序中直接嵌入汇编语句第3期2005年6月　No.3Jun.,20053基金项目:本课题为福建省教育厅项目(JB03282)　作者简介:陈丽安(1966-),女,福建龙岩人,博士研究生,副教授,主研方向:智能电器。

　收稿日期:2004-04-01陈丽安等:’C54x DSP 混合编程及中断的C 语言实现在C 语言程序中可以直接插入DSP 的汇编指令,格式如下:as m (“汇编指令”);用这种方式可在C 程序中直接修改DSP 寄存器值或实现一些硬件控制功能。

但要特别注意不能破坏C 的运行环境。

(2)手工修改C 程序编译后所生成的汇编代码通过控制编译器,由C 程序可生成具有交叉列表的汇编程序。

手工修改该程序并进行汇编,产生目标文件。

用这种方法也应注意不能破坏C 的运行环境。

(3)在C 程序中调用DSP 的内联函数T MS320C54x DSP 的C 编译器支持内联函数的功能。

内联函数实为DSP 的特殊函数,在C 程序中调用时,函数名前需加下划线。

举例如下:　#include <intrindefs .h >　int x2,x3,y;　l ong x1;　y =_s macr (x1,x2,x3);s macr ()为DSP 的内联函数,它实现DSP 的MACR 函数功能,调用它就象调用一般的C 函数一样方便。

(4)混合使用独立的C 语言及汇编语言模块独立编写各C 程序及汇编程序,编译或汇编得到各自的目标文件,再将所有目标文件连接起来。

这是最常用的混合编程方法,本文实例用的便是这种。

在CCS 中,编译、汇编、连接等功能集于一体。

图1示出了C 程序file1.c 与汇编程序file2.as m 混合编程时编译、汇编与连接的示意框图[4]。

图1　混合编程时编译、汇编与连接示意框图3　混合编程的接口规则当C 语言与DSP 汇编语言混合编程时,必须遵守有关规则,否则将会得到意料不到的结果。

这些规则包括:命名规则、寄存器规则及函数调用规则等。

它们在文[1-3]中有详细说明,这里不再赘述。

下面仅就函数调用中的参数传递规则作一简要介绍。

按照贯例,C 语言是利用堆栈将参数传递给被调用的子函数(即子程序)的。

但对T MS320C54x DSP 有些特殊,它不仅利用堆栈,而且还利用累加器A 进行参数传递。

传递的规则为:第一个参数传递给累加器A ,其余参数以逆序压入堆栈,即最右边的参数最先入栈,然后自右向左将参数依次压入堆栈。

图2示出了在C 程序中调用汇编子程序wavelet_s1(NS1,x,s1)时堆栈的使用情况。

当被调子程序开始执行时,便从累加器A 及堆栈按约定的顺序取出参数并进行相应的运算。

当被调子程序运行结束后,其返回值(存于累加器A 中)传递给调用函数。

图2　函数调用时堆栈的使用4　T M S320C54x 中断的C 语言实现由于DSP 常常工作在包含多个异步事件的实时环境中,因此中断作为一种有效的处理外界异步事件的方法,在DSP 中得到了广泛的应用。

实现DSP 中断包括如下三个步骤:①对中断进行初始化;②编写中断服务程序;③建立中断矢量表。

下面分别进行详细说明:(1)对中断进行初始化在C 语言程序中对DSP 中断进行初始化的程序片段如下:as m (“ST M #0FFFFh,I FR ”);/3清除所有尚未处理完的中断3/as m (“RS BX I N T M ”);/3开放所有中断3/as m (“ST M #8,I M R ”);/3开放定时器0中断3/上述语句是利用在C 程序行内嵌入汇编语句的方式给中断进行初始化。

本例给I M R 的第三位置1,开放了定时器0中断,若想开放其它类型的中断,只要给I M R 相应的位置1即可。

(2)编写中断服务程序DSP 的中断服务程序可直接用C 语言编写并由C 语言子程序实现。

但要注意,当中断响应时,・35・　3期微　处　理　机在中断服务程序中,需保护所有使用的寄存器,当中断返回时再一一恢复。

如果中断使用得频繁,中断程序的编写将比较繁杂且效率较低。

另一个简单的方法是在中断服务程序名前加一个关健字“interrup t ”对其进行说明。

当编译时,编译器将自动保护各寄存器值,并随后按顺序自动恢复。

该方法给用户用C 语言编写DSP 中断程序带来极大的方便。

这一方法的格式如下:interrup t void I SR (void ){　…}其中I SR 为中断服务程序名。

用C 语言编写中断服务程序,应注意以下几点:①中断服务程序I SR 不带参数且无返回值;②从中断返回时开中断(RETE );③链接时避免使用-e 或-oe 选项。

(3)建立中断矢量表中断矢量表由汇编语言编写,如果想在某中断响应时执行前面提到的I SR 中断服务程序,只需在cvect ors .as m 中相应的位置添加如下跳转指令即可:B _I SR注:这里中断服务程序名I SR 前一定要加下划线。

5　混合编程实例由于本文以多尺度三次B 样条小波分解算法作为实例,因此下面先对这种算法作一简要介绍。

5.1　三次B 样条小波分解算法简介B 样条小波是对称的半正交小波,它具有显式解析式,算法简洁,支撑集短,可以进行快速分解与重构,其分解的快速递推算法为:S 2j f (n )=∑kh k S 2j -1f (n -2j -1kW 2j f (n )=∑kg k S 2j -1f (n -2j -1k(1)式(1)中S 2j f (n )=与W 2j f (n )=分别为各尺度下小波分解的细节分量和平滑分量。

h k 与g k 为与小波函数对应的低通及带通滤波器系数,如下所示:h -1=h 2=18,h 0=h 1=38,g 0=-2,g 1=2将上面的系数代入式(1)便可得各尺度下三次B 样条小波分解平滑分量及细节分量的具体表达式。

式(2)给出了第一至第三尺度下平滑分量的迭代公式,式(3)为第四尺度细节分量的迭代公式。

S 21f (n )=h -1S 20f (n +1)+h 0S 20f (n )+h 1S 20f (n -1)+h 2S 20f (n -2)S 22f (n )=h -1S 21f (n +2)+h 0S 21f (n )+h 1S 21f (n -2)+h 2S 21f (n -4)S 23f (n )=h -1S 22f (n +4)+h 0S 22f (n )+h 1S 22f (n -4)+h 2S 22f (n -8)(2)W 24f (n )=g 0S 23f (n )+g 1S 23f (n -8)=-2(S 23f (n )-S 23f (n -8)(3)在用定点DSP 进行三次B 样条小波分解算法时,为了提高精度、防止溢出,数值采用Q15格式,即所有参与运算的数值均介于-1到+1之间。