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用C语言开发DSP系统的全过程（上）

发布：达内教育
来源：互联网
时间：2018-06-25 14:22

    达内教育的老师说，大家在开发嵌入式产品时首先会想到用控制器的汇编语言编写*程序,主要原因是:
    一、汇编语言生成的程序对应的二进制代码少,程序执行要比高级语言生成的程序快.
    二、控制器刚问世时,没有相应的高级语言可供使用.
    三、存储器的价格问题和寻址空间的限制.
    以上所述问题目前都基本上解决了,在这就不阐述了.实际情况是:在单片机的应用领域,开发者开始使用C语言进行开发了.大家发现用高级语言开发嵌入式产品是如此轻松,并且C语言程序编译后的二进制代码也非常短小精练.
    目前使用最多的数字信号处理器(DSP)是美国TI公司的TMS320家族,而工业控制上用的最多的又是TMS320F2XX系列,TI公司为每一个DSP 芯片提供了汇编语言和C语言供开发者选用,本人一直使用C语言进行产品开发,而目前很少见到这方面的介绍,所以特撰此文以TMS320F240为例,向各位同行推荐用C语言开发DSP嵌入式系统.
    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有一个显着的特点: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:
    编辑C语言源程序
    编译源程序(注意编译参数)
    链接目标文件(注意用CMD文件)
    在线仿真

固化程序

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    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 */
    }
    以上就是达内教育给大家做的内容详解,更多关于C++的学习,请继续关注达内教育

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