DSP

dsp知识小结

2019-07-13 14:58发布

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第1章 DSP芯片的定点运算
1． 数据的溢出：
1> 溢出分类：
上溢（overflow）：
下溢（underflow）
2>溢出的结果：
unsigned char 0 255
signed char -128 127
unsigned int 0 65535
signed int -32768 32767
上溢在圆圈上按数据逆时针移动；下溢在圆圈上顺时钟移动。
例：signed int ：32767+1＝－32768； -32768-1＝32767
unsigned char：255+1＝0； 0-1＝255
3>为了避免溢出的发生，一般在DSP中可以设置溢出保护功能。当发生溢出时，自动将结果设置为最大值或最小值。

2． 定点处理器对浮点数的处理：
1> 定义变量为浮点型（float，double），用C语言抹平定点处理器和浮点处理器的区别，但是程序的代码庞大，运算速度也慢。
2> 放大若干倍表示小数。比如要表示精度为0.01的变量，放大100倍去运算，运算完成后再转化。但是这个做法比较僵硬，如要将上面的变量重新定义成0.001精度，又需要放大 1000倍，且要重新编写整个程序，考虑溢出等问题。
3> 定标法：Q格式：通过假定小数点位于哪一位的右侧，从而确定小数的精度。
Q0：小数点在第0位的后面，即我们一般采用的方法
Q15 小数点在第15位的后面，0～14位都是小数位。
转化公式：Q＝（int）（F×pow（2，q））
F＝（float）（Q×pow（2，－q））
3． Q格式的运算
1> 定点加减法：须转换成相同的Q格式才能加减
2> 定点乘法：不同Q格式的数据相乘，相当于Q值相加
3> 定点除法：不同Q格式的数据相除，相当于Q值相减
4> 定点左移：左移相当于Q值增加
5> 定点右移：右移相当于Q减少
4． Q格式的应用格式
实际应用中，浮点运算大都时候都是既有整数部分，也有小数部分的。所以要选择一个适当的定标格式才能更好的处理运算。一般用如下两种方法：
1> 使用时使用适中的定标，既可以表示一定的整数复位也可以表示小数复位，如对于2812的32位系统，使用Q15格式，可表示－65536.0～65535.999969482区间内的数据。
2> 全部采用小数，这样因为小数之间相乘永远是小数，永远不会溢出。取一个极限最大值（最好使用2的n次幂），转换成x/Max的小数（如果Max是取的2的n次幂，就可以使用移位代替除法）。
5． Ti的qmath.lib库说明：
见TI的文档C28x IQMath Library (SPRC087a).zip的详细说明。
TI公司给出了一个Q格式的数学库qmath.lib
注意Q格式函数使用的时序和空间要求，尽量避重就轻。
第二章 CMD文件的编写
1. COFF格式
1> 通用目标文件格式（Common Object File Format）是一种流行的二进制可执行文件格式，二进制可执行文件包括库文件（lib），目标文件（obj）最终可执行文件（out）。，现今PC机上 的Windows95和NT4.0以后的操作系统的二进制文件格式（PE）就是在COFF格式基础上的进一步扩充。
2> COFF格式：详细的COFF文件格式包括段头，可执行代码和初始化数据，可重定位信息，行号入口，符号表，字符串表等，这些属于编写操作系统和编译器人员关心范畴。而对于C只需要了解定义段和给段分配空间就可以了。
3> 采用COFF更有利于模块化编程，程序员可以自由决定愿意把哪些代码归属到哪些段，然后加以不同的处理。
2. Section目标文件中最小单位称为块。一个块就是最终在存储器映象中占据连续空间的一段代码或数据。
1> COFF目标文件包含三个默认的块：
.text可执行代码
.data已初始化数据
.bss为未初始化数据保留的空间
2> 汇编器对块的处理
未初始化块
.bss 变量存放空间
.usect 用户自定义的未初始化段
初始化块
.text 汇编指令代码
.data 常数数据（比如对变量的初始化数据）
.sect 用户自定义的已初始化段
.asect 通.sect，多了绝对地址定位功能，一般不用
3>C语言的段
未初始化块（data）
.bss 存放全局和静态变量
.ebss 长调用的.bss(超过了64K地址限制)
.stack 存放C语言的栈
.sysmem 存放C语言的堆
.esysmem 长调用的.sysmem(超过了64K地址限制)
初始化块
.text 可执行代码和常数(program)
.switch switch语句产生的常数表格（program/低64K数据空间）
.pinit Tables for global constructors (C++)(program)
.cinit 用来存放对全局和静态变量的初始化常数值(program)
.const 全局和静态的const变量初始化值和字符串常数，（data）
.econst 长.const（可定位到任何地方）（data）
3> 自定义段（C语言）
#pragma DATA_SECTION(函数名或全局变量名,"用户自定义在数据空间的段名");
#pragma CODE_SECTION(函数名或全局变量名,"用户自定义在程序空间的段名");
不能在函数体内声明。
必须在定义和使用前声明
#pragma可以阻止对未调用的函数的优化
3. 连接命令文件（CMD）
1> MEMORY指定存储空间
MEMORY
{
PAGE 0: 
name 0 [attr] : rigin = constant, length = constant 
PAGE n: 
name n [attr] : rigin = constant, length = constant 
}
PAGE n:标示存储空间，n<255；PAGE 0为程序存储空间；PAGE 1为程序存储空间
name:存储空间名称
attr:存储空间属性：只读R，只写W，可包含可执行代码X,可以被初始化I。
orgin:用来定义存储空间的起始地址
Lenth:用来定义存储空间的长度
2> SECTIONS分配段
SECTIONS
{
name : [property,property,……]
}
name:输出段的名称
property：输出段的属性：
load＝allocation（强制地址或存储空间名称）同>allocation：定义输出段将会被装载到哪里。
run= allocation（强制地址或存储空间名称）同>allocation：定义输出段将会在哪里运行。
注：CMD文件中只出现一个关键字load或run时，表示两者的地址时表示两者的地址时重合的。
PAGE = n，段位于那个存储页面空间。
例：ramfuncs : LOAD = FLASHD, 
RUN = RAML0, 
LOAD_START(_RamfuncsLoadStart),
LOAD_END(_RamfuncsLoadEnd),
RUN_START(_RamfuncsRunStart),
PAGE = 0

3> 直接写编译命令
-l rts2800_ml.lib 连接系统文件rts2800_ml.lib
-o filename.out 最终生成的二进制文件命名为filename.out
-m filename.map 生成映射文件filename.map
-stack 0x200 堆栈为512字

4. .const段：
由关键字const限定的全局变量（const限定的局部变量不产生）初始化值，和出现在表达式（做指针使用，而用来初始化字符串数组变量不产生）中的字符串常数，另外数组和结构体是局部变量时，其初始值会产生.const段，而全局时不产生。
第3章 C语言环境
1．C语言软件开发过程
软件开发过程涉及编译器(compiler)，汇编器(assembler)，连接器(linker)，归档器(archiver)，建库器 (library-build utility)，运行支持库(run time support library)，HEX转换器(hex conversion utility)，交叉引用列表器(cross reference lister)，绝对列表器(absolute lister)等。其大都设置既可通过命令，也可通过ccs的project/build options设置。
1>．编译器：对C语言源代码进行编译，产生汇编语言源代码。
一步编译：cl2000 –v28 [-options] filenames [object files] [-z [link_options]]
分布编译：文法分析： 生成file.if的中间文件 ac2000 file.c
代码优化： 生成file.opt的文件 opt2000 file.if
代码生成： 生成file.asm的汇编文件 cg2000 file.opt
汇编： 生成file.obj目标文件 asm2000 file.asm
2>．汇编器：把汇编语言源文件翻译成机器语言目标文件，机器语言格式为公用目标格式（COFF）。具体命令格式如下：
asm2000 Version [input file [object file [listing file]]] [options]
3>．连接器：把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。它一边创建可执行模块，一边完成重定位以及决定外部参考。连接器的输入是可重定位的目标文件和目标库文件.具体命令格式如下：
汇编语言：lnk2000 [options] filename1,filename2……[filenamen]
C语言：lnk2000 {-c|-cr} filenames [options] [-o name.out] [lnk.cmd] [-l libname,lib]
注： -c 运行时自动初始化变量
-cr 载入程序时自动初始化变量
options: 详见手册。
-o name.out 生成的输出文件名
lnk.cmd 连接的cmd文件名
-l libname.lib 连接的运行支持库名
例：lnk2000 –c prog1 prog2 prog3 –o prog.out rts2800.lib
4>．归档器（Archiver）
归档器Archiver可以用来对文档（Archive）或者库（library）中的文件进行分离和合并。这些文档或库可以是源文件库，也可以时目标文件库。归档器可以对库进行新建，添加，删除，替换，提取等操作，具体命令格式如下：
ar2000 [-]command [options] libname [filename0,filename1,……filenamen]
1> 此命令针对TMS320F2812而言，其他类DSP命令以及格式略有不同，可详查TI的文档。此命令所在目录在/CCS_v3.1/C2000/cgtools/bin
2> command:
@ 使用CMD文件
a (add) 向指定文档中添加指定文件
d (delete) 删除指定文档中的指定文件
r (replace) 替换指定文档中的指定文件
t (table) 列出指定文档中的文件
x (extract) 提取指定文档中的指定文件
3> options:
q(quiet) 屏蔽状态信息
s(symbol) 列出库中定义的全局符号（对命令a,r,d无效）
u 替换文件时同步更新修改日期
v(verbose) 提供详细的描叙
4> libname 指定的文档名
5> filename 文档中指定的文件名

5>． 建库器(library-build utility): 建立满足你自己要求的运行支持库.CCS中提供有rts库文件（/CCS_v3.1/C2000/cgtools/lib），并提供了对应的源程序文件 rts.src（/CCS_v3.1/C2000/cgtools/lib）。如：rts2800.lib:C/C++运行支持库; rts2800_ml.lib C/C++大内存模式运行支持库；用户可以利用归档器和建库器对rts.src中的文件进行提取，修改等操作，并重新生成自己需要的库文件。
命令的具体格式如下：
mk2000 –v28 [options] src_arch1 [-l objlib1] src_arch1 [-l objlib1]……

6>． 运行支持库(run time support library): 它包括C编译器所支持的ANSI标准运行支持函数、编译器公用程序函数、浮点运算函数和C编译器支持的I/O函数. CCS中提供有rts库文件（/CCS_v3.1/C2000/cgtools/lib），并提供了对应的源程序文件rts.src（/CCS_v3.1 /C2000/cgtools/lib）。如：rts2800.lib:C/C++运行支持库;rts2800_ml.lib C/C++大内存模式运行支持库.库文件包括标准的C/C++运行支持库函数，浮点运算程序，系统启动程序_c_int00.

7>． HEX转换器(hex conversion utility): 它把COFF目标文件转换成TI-Tagged、ASCII-hex、 Intel、 Motorola-S、或 Tektronix 等目标格式，可以把转换好的文件下载到EPROM编程器中.
hex2000 [-options] filename
-a ASCII-HEX
-i Intel
-t Ti-Tagged
-m Motorola-S
-x Tektronix

8>．交叉引用列表器(cross reference lister): 它用连接的目标文件产生参照列表文件，可显示符号及其定义，以及符号所在的源文件.
xref2000 [options] [input filename [output filename]]
options: -lxx 每页显示xx行（十进制数）
-q(quiet) 不显示提示消息
input filename obj文件
output filename 生成的xrf文件

9>．绝对列表器(absolute lister): 它输入连接后的目标文件，输出.abs文件，通过汇编.abs文件可产生含有绝对地址的列表文件。如果没有绝对列表器，这些操作将需要冗长乏味的手工操作才能完成。
abs2000 [-options] input file
options: -e 改变缺省的文件后缀名
-ea[.]asmext asm->asmtxt
-ec[.]cext c->ctxt
-eh[.]hext h->htxt
-ep[.]cppext cpp/cc/cxx ->ptxt
-fs 指定输出文件目录。如：–fs C:/ABSDIR
-q 不显示提示消息
input file .out文件
例如：abs2000 –ea s –ec csr –eh hsr hello.out生成文件hello.s(hello.asm),hello.csr(hello.c),hello.hsr(hello.h).
DSP总结3－C语言环境2
1． 用户库的创建：
1> DOS命令：使用归档器ar2000命令和汇编编译连接等命令进行手工创建。
2> CCS直接创建，在CCS中建立工程对话框的时候有一个可选择建立lib文件的选项。可直接把工程中的asm，c等文件直接整合生成一个库文件（不包括CMD文件）。
2．CCS概述
DSP芯片开发工具可分为两大类：
代码生成工具：
代码调试工具：C/汇编语言源码调试器，初学者工具DSK，软件模拟器（Simulator），评价模块EVM，软件开发系统SWDS，仿真器XDS.

3.C编译器的优化:
1>C编译器优化分为2类：
C语言通用优化：简化表达式，数据流优化，删除公共子表达式和冗余分配，优化跳转，简化控制流，优化与循环有关的变量，将循环体内计算值不变的表达式移至循环体前，运行支持库函数的行内扩展。
根据DSP芯片的特定优化：高效地使用寄存器，自动增量寄存器寻址方式，使用块重复，使用并行指令，使用延迟跳转。
2>CCS的优化选项：

4．GEL语言的使用：
GEL（General Extension Language通用扩展语言）是一种类似于C语言的一种解释性语言，它可以创建GEL函数，以扩展CCS用途。
GEL是C语言的一个子集，然而它不能声明主机变量，所有的变量必须在DSP程序中定义，存在于仿真/实际目标板中，唯一不在目标板上定义的标识符是GEL函数及其参数。
GEL函数可在任何能键入C表达式的地方调用，既可以在任何可键入C表达式的对话框中调用，也可以在其他GEL函数中调用。但不支持递归。
可以将常用的GEL函数添加到CCS的GEL菜单下，此时需要使用menuitem关键词在GEL菜单下创建一个新的下拉菜单列表（一级菜单），再使用hotmenu，dialog和slider在该菜单项中添加新的菜单项（二级菜单）。
在CCS启动是自动执行GEL函数。SETUP CCS时设置环境时设置了自动执行GEL函数。自动运行StartUp()函数。这样要求每个工程建立时都载入GEL文件。
CCS提供了一系列嵌入GEL的函数。使用这些函数，用户可以控制仿真/实际目标板的状态，访问存储器，并在输出窗口中显示结果。

5．Probe Point的应用
Probe Point只是暂时中断程序的运行，更新与之相连接的窗口，然后自动运行以后的程序。与之相连接的窗口可在Probe Point设置中设置好，然后replace。
可使用Probe Point从PC文件中导入数据，也可存储数据到PC文件中，对PC文件的格式只能使用两种：COFF程序文件（.out）；CCS数据文件（.dat）。
可利用Probe Point和Break Point配合显示图形和动画。显示图形使用View->Graph->Time/Frequency,设置好跳出的对话框，可看到一块内存 的数据，可使用Probe Point将PC上的数据传给目标板，然后继续运行程序。然后可以创建断点，使图形窗口自动更新，使用Animate命令，使到达断点后更新窗口后程序自 动继续执行。

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