1、DSP的C语言的特殊性
大家在使用51系列C语言时已经注意到,控制器的C语言和PC机上使用的C有一个显著的特点:经常要对硬件操作,程序中有大量针对控制器内部资源进行操作的语句。所以,开发者要明白怎样用C语言来操纵控制器的内部资源,既怎样用C语句操作寄存器和内部存储器等。
举个例子,在51汇编中我们写 MOV A,#20H,汇编程序能够识别A是指累加器,而在51 C程序中我们写 ACC=32;,编译器能够识别ACC是指累加器而不是一般的变量。即每一个寄存器都有一个专有名字供开发者使用,它们定义在一个头文件reg51.h 中,程序员只需在程序的开始部分用#include“reg51.h”语句将该文件包含进来即可。注意:这些寄存器的名字不能用做变量名。
同样,在TMS320F240的C语言中也有一个头文件C240.H定义各个寄存器的名称,这里摘录几条语句进行介绍。
比如:#define IMR ((PORT)0x0004)
#define XINT1_CR ((PORT)0x07070)
IMR 、XINT1_CR就对应两个寄存器,实际是寄存器的地址,用高级语言的说法是指针。我们也在程序的开始部分用#include“c240.h”语句将该文件包含进来。这样,在DSP的C语言中使用它们只需在前面加一个星号(*),例如,
*IMR=0X1010;/* 将16进制数1010H赋给IMR寄存器 */
*XINT1_CR=0X0A0B0;/*将16进制数A0B0H赋给XINT1_CR寄存器 */
开发者最好将c240.h这个文件打印出来,弄清楚各个寄存器的定义名称。至于不涉及硬件的语法和ANSI 语法一样,需要注意的是,有些ANSI标准中的函数在DSP的编译器中不提供,读者可以参考DSP编译器的C语言手册。搞清楚了这些特殊性,由汇编语言转到C语言开发是很容易的事,当然,没有汇编语言编程基础的人同样可以用C语言开发DSP应用系统。
有关嵌入式系统的C语言编程可参考《单片机与嵌入式系统应用》2001年1到6期上马忠梅的“嵌入式C编程技术”,本文不做讨论。下面只针对以TMS320F240芯片为处理器的嵌入式C语言编程进行阐述,希望能够指导读者进行具体操作。
2、TMS320F240芯片的C语言开发过程
简单地说,整个过程包括以下五个步骤:
1:编辑C语言源程序
2:编译源程序(注意编译参数)
3:链接目标文件(注意用CMD文件)
4:在线仿真
5:固化程序
下面分别进行阐述。
一 源程序的编辑
可以用任何一个编辑器书写源程序,如EDIT、NOTEPAD等,最后以.C为后缀存盘。源代码可以写在一个C文件中,也可写在多个C文件中,有些预定义变量和函数原型声明可以集中放在一个头文件中。
注意事项:不要忘记在C程序的前面用 #include “c240.h”将寄存器定义文件包括进来。
二 源程序的编译
源程序编辑好后可以用DSPCL编译程序进行编译,生成OBJ文件。
使用格式: DSPCL 源文件名 参数
例如:DSPCL EX1.C –V2XX –GK –MN
常用参数的意义:
V2XX:表示C编译器选择处理器2XX系列
GK:保留编译生成的汇编文件(.ASM文件)
MN:进行正常优化
其他参数请参考DSP编译器的手册。如果有多个源文件,分别编译。每一个源文件经编译后产生一个OBJ文件和ASM文件。
三 目标文件的链接
(一) TI公司的COFF文件格式
TI 公司新的汇编器和编译器创建的目标文件采用COFF的目标文件格式(Common Object File Format)采用COFF格式有利于模块化编程,为管理代码段和目标系统存储器提供更加强有力和灵活的方法。基于COFF格式编写汇编程序或C语言程序时,不必为程序代码和变量指定目标地址,为程序编写和程序移植提供了极大的方便。
COFF格式的基本思想是:鼓励程序员在用汇编语言或C语言编程时运用代码块和数据块的概念。这种块称为SECTION,是目标文件中的最小单位。所有的块分为两大类:已初始化块和未初始化块,已初始化块包含程序代码和数据,未初始化块是为未初始化的数据在存储器中的保留块。C编译器对C程序编译后产生已初始化块和未初始化块,已初始化块如 .text 块、 .const 块、.cinit块 ;未初始化块如.bss 块。
举个例子,当程序员用C语句 float data[100];定义一个数组时不需要指定这100个数组元素的具体位置,编译器会在数据区预留所需空间,到链接时链接器会具体定位。
(二) 链接器对块的处理
链接器对块的处理有两个功能:其一,将COFF目标文件中的块用来建立程序块和数据块,并将这些块组合成可以被DSP芯片执行的COFF输出模块;其二,链接器为输出块指定存储位置。
链接器提供两个命令实现上述功能:MEMORY和SECTIONS。MEMORY命令定义目标系统的存储器,程序员可以定义每一块存储器并指定起始地址和长度;SECTIONS命令用来定义输入块的组合和输出块在存储器中的存放位置。若不用MEMORY和SECTIONS命令,链接器采用缺省的分配算法;推荐使用这两个命令,但要注意这两个命令在CMD文件(链接器命令文件)中使用。
下面分析一个TMS320F240芯片的典型CMD 文件。(假设文件名EX1.CMD)
1、 CMD文件的构成及其详细解释
BOOT.OBJ /* F240的中断矢量表,参见后面的说明 */
EX1.OBJ /* 源程序编译后对应的目标文件 */
/* 若程序有多个目标文件,一块写在这里 */
-STACK 0X400 /* 设定系统堆栈 */
-C /* ROM初始化 */
-O EX1.OUT /* 输出的文件名 */
-M EX1.MAP /* 输出映像文件名 */
-L RTS2XX.LIB /* 链入RTS2XX.LIB库 */
MEMORY /*MEMORY命令规定系统的存储器配置 */
{
PAGE 0:ROM0: origin=0000h,length=003fh /* FLASH ROM */
PAGE 0:ROM1: origin=0040h,length=0200h /*FLASH ROM */
PAGE 0:ROM2: origin=0240h,length=3000h /* FLASH ROM */
PAGE 1:RAM_B2:origin=0060h,length=0020h /* 内部RAM B2 */
PAGE 1:RAM_B1:origin=0300h,length=0100h /* 内部RAM B1 */
PAGE 1:RAM_B0:origin=0100h,length=0100h /* 内部 RAM B0 */
PAGE 1:RAM_EX:origin=0d000h,length=2800h /* 外部扩展RAM */
}
SECTIONS /* SECTIONS 命令规定了程序中块的具体分配方法 */
{
.vectors:load=ROM0 /* 规定矢量表的存放位置 */
.cinit: load=ROM1 /* C初始化表的存放位置 */
.text: load=ROM2 /* 系统程序的存放位置 */
.bss load=RAM_B0 /*未初始化数据的存放位置 */
.const load=RAM_B1 /* 已初始化数据的存放位置 */
}
2、TMS320F240链接时所需的中断矢量表文件
TMS320F240的目标文件在链接时要用到中断矢量表,中断矢量表用汇编语言编写,和具体的DSP芯片有关,假设TMS320F240的中断矢量表对应的汇编程序为BOOT.ASM,汇编后的文件名为BOOT.OBJ。
下面是一个典型的矢量表文件(假设程序名为BOOT.ASM)。
.port /* 定义中断函数的名字 */
.globl _c_int0 /* 中断0对应的函数名 */
.globl _c_int1 /* 中断1对应的函数名 ,以下语句的意义相同*/
.globl _c_int2 /* 可以将中断函数名看作中断入口地址 */
.globl _c_int3 /* 矢量表的存放不需程序员干预 */
.globl _c_int4
.globl _c_int5
.globl _c_int6
.globl _c_int7
.globl _c_int8
.sect “.vectors”/*用.sect命令自定义一个块,用于存放中断矢量表 */
RSVECT B _c_int0 /* 中断0发生后,程序的跳转目的地址 */
INT1 B _c_int1 /* 中断1发生后,则跳到c_int1()函数处 */
INT2 B _c_int2 /* 意义同上,下同 */
INT3 B _c_int3
INT4 B _c_int4
INT5 B _c_int5
INT6 B _c_int6
用汇编器汇编该程序,命令形式:DSPA BOOT.ASM –V2XX 生成BOOT.OBJ文件供链接器使用。这样,我们就可以按如下形式在C源程序中编写中断函数:
void c_intx() /* x为1—8中之一 */
{
中断程序的C语句系列;
}
注意事项:c_int0()是系统入口函数,用户不能编写。
经过上面对命令文件(CMD文件)和中断矢量表的介绍,接下来可以链接命令文件来生成所需要的OUT文件供DSP芯片执行或进行软仿真。
命令形式:DSPLNK CMD文件名 例如:DSPLNK EX1.CMD
另一种情况是,不使用CMD文件,使用缺省配置,简单介绍如下:
命令形式:DSPLNK OBJ文件名 参数
例如 DSPLNK EX1.OBJ BOOT.OBJ –O XX1.OUT –M XX1.MAP
四 程序的仿真
EMURST 仿真器复位命令
EMU2XXW EX1.OUT 载入COFF格式的二进制代码仿真运行,有关调试器的使用限于篇幅在此就不做讨论了。
五 程序的固化
程序仿真运行正确后,需要固化到FLASH ROM中,TMS320F240内部有16K字的FLASH ROM可以用来固化程序,而不需要外扩EPROM(程序不大于16K字的情况下)。
TI公司提供有固化程序的软件,可以通过仿真器经JTAG口将程序写入芯片内。目前发展了一种新的固化技术,可以通过串口写入DSP芯片,特别适合于现场调试。下面介绍通过JTAG口的固化方法。
首先用EMURST命令复位调试器,然后执行下面三个批处理文件。
第一步,执行BC0.BAT 批处理文件,将FLASH ROM 清除(CLEAR),使全为0。
第二步,执行 BE0.BAT 批处理文件,将FLASH ROM 擦除(ERASE),使全为1。
以上两步不需要修改软件包中自带的这两个BAT文件。
第三步,执行BP16K.BAT 批处理文件,将自己的OUT文件写入到DSP内部的FROM中。
执行这一步之前,要先修改BP16K.BAT,将待写入的OUT文件替换成自己的OUT文件,下面看一下这个批处理文件。假设软件包的安装目录为C:DSP,该目录下有一个子目录SRC。
prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpx.out 要写入的OUT文件
如果要将EX1。OUT写入到DSP的FLASH中,则执行下面的命令:
prg2xx -p 240 -m 0x0006 -w 6 srcc2xx_bpX.out c:dspEX1.out
经过以上步骤既完成了程序固化,可以将系统放到现场实验了。
注意:固化程序时,CPU的一定要工作在20MHz的频率下。在SRC子目录下有一个配置文件C240_CFG.I文件,读者可以根据程序说明并结合自己系统的外部晶振频率将CPU的工作频率设为20MHz(写入时的频率)。
结 论
本文以TMS320F240的开发为例,介绍了怎样用C语言开发DSP系统的全过程,希望对读者会有所启发和帮助。有关怎样用C语言编程使用 TMS320F240内部其他资源(如:定时/比较器、ADC、SCI、SPI、中断器)和怎样扩展DSP的外围电路等编程技术见后面的叙述。
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