如何用C语言开发DSP嵌入式系统_百度文库(精)

1、如何用C语言开发DSP嵌入式系统肖宛昂曾为民Xiao,Wa nang Cen g,Weimin（华东交通大学 肖宛昂曾为民摘要目前很多嵌入式系统以 DSP为核心构建，但是，采用汇编语言开发 DSP 系统存在开发难度大、开发周期长、维护性差等缺点，应用 C语言开发DSP系统 是广大嵌入式开发者的迫切要求。有关单片机的 C语言开发有相当多的资料可以 参考，而DSP系统的C语言开发却很少见。本文以TI公司的DSP器件TMS320F24X系列为例，讲述怎样用 C语言开发一个完整的DSP嵌入式系统。关键词:嵌入式系统；DSP系统；C语言开发；TMS320F24X系列引言大家在开发嵌入式产品时首先会想到用

2、控制器的汇编语言编写监控程序，主要 原因是：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；控制器刚问世时，没有相应的高级语言可供使用；存储器的价格问 题和寻址空间的限制。以上所述问题目前已基本解决，在这就不阐述了。实际情况是：在单片机的应 用领域，开发者已开始使用 C语言进行开发。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 工业控制上用得最多的又是 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

3、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，即怎 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的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

4、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 “reg5h ” 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作变量名。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 XINTI _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#in

5、clude“ c24h '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; /*将十六进制数1010H赋给IMR寄存器*/*XINT1_CR = 0X0A0B0 ; /*将十六进制数 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

6、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 16期嵌入式C编程技术，本文不作讨论。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 5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。2. 1源程序的编辑可以用任何一个编辑器书写源程序，如 EDIT。NOTE PAD等，最后以.C为 后缀存盘。源代码可以写在一个 C文件中

7、，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# in elude“c24Ch '将寄存器定义 文件包括进来。2. 2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。其它参数请参考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。

8、2. 3目标文件的链接2. 3. 1 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 (Common Object FileFormat)的目标文件格式。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

9、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。2.3.2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，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

10、： 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。F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

11、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 /* 涟接 RTS2XX . LIB 库*/MEMORY /*MEMORY命令规定系统的存储器配置*/PAGEO : ROMO : origin = OOOOh , length=003fh/*FLASH ROM*/PAGEO: ROM1 : origin = 0040h , length = 0200h/*FLASH ROM*/PAGEO : ROM2 : origin = 024

12、0h , length = 3000h/*FLASH ROM*/PAGE1: RAM B2 :origi n=0060h,le ngth = 0020h/* 内部 RAMB2*/PAGE1: RAM B1 :origin = 0300h , length=O1OOh/* 内部 RAM B1*/PAGE1: RAM_B0 :origin=0100h , length=O1OOh/* 内部 RAM BO*/PAGE1: RAM_EX : origin=OdOOOh, 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*/.vecto

13、rs : load = ROMO /*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 . O

14、BJ 。F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_i nt4.globl_c_i nt5.globl_c_i nt6.globl_c_int7.globl_c_int8-sect “.vecto用.sect命令自定义一个块，用于存放中断矢量表 */RS

15、VECT B _c_intO /*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_int3INT4 B _c_i nt4INT5 B _c_int5INT6 B _c_i nt6用汇编器汇编该程序，命令形式：DSPABOOT . ASM V2XX生成BOOT . OBJ文件供链接器使用。这样，就可以按如下形式在 C源程序中编写中 断函数:voidc_inx（）/*x 为 18 中之一 */中断程序的C语句系列;注意事项：c_intO ()是系统入口函数，

16、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以上三步可以用图1描述。2.4程序的仿真用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。有关调试器的使用略。2. 5程序的固

17、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BCO . BAT批处理文件，将 FlashROM清除（CLEAR ），使 全为0。第二步，执行BE0. BAT批处理文件，将FlashROM

18、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Flash ROM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 p240 m0x0006 w6srcc2xx_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 p240 m0x0006 w6srcc2xx_bpX. out c： dspEX1.out经过以上步骤即完成了程序固化，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，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）。本文以TMS320F240的开发为例