DSP原理及应用-TMS320DM6437 课件 第四章：DSP集成开发环境

DSP原理及应用

第四章：DSP集成开发环境第四章

DSP集成开发环境

4.1DSP软件开发工具4.2CCS集成开发环境4.3CCS的应用4.4DSP/BIOS实时操作系统4.5实验和程序实例4.1DSP软件开发工具通常DSPs芯片的开发工具可以分为代码生成工具和代码调试工具两大类。代码生成工具的作用是将C或汇编语言编写的DSP程序编译并链接成可执行的DSP程序。代码调试工具的作用是在DSPs编程过程中，按照设计的要求对程序及系统进行调试，使编写的程序达到设计目标。图4-1是典型的软件开发流程图，图中阴影部分表示般的C语言开发步骤，其他部分是为了强化开发过程而设置的附加功能。4.1DSP软件开发工具4.1.1代码生成工具代码生成工具奠定了CCS开发环境的基础，将用高级语言、汇编语言或两种语言混合编写的DSP程序转换为可执行的目标代码。它除了最基本的C编译器、汇编器和链接器外，还有归档器、运行支持库、十六进制转换程序、交叉引用列表器、绝对列表器等辅助工具。4.1.1.1.C编译器C编译器包括分析器、优化器和代码产生器，它接收C/C++源代码并产生TMS320Cxx汇编语言源代码。通过汇编和链接，产生可执行的目标文件。C编译器的主要特点是:●完全符合ANSIC标准。●支持库函数。●编译时可进行优化处理，产生高效的汇编代码。●用户可进行库和档案的管理，可以对库进行文件的添加、删除、替换等，可以将目标文件库作为链接器的输人。●可控制存储器的分配、管理和部分链接。●支持C和汇编混合编程。●可输出多种列表文件，如源代码文件、汇编列表文件和预处理输出文件等。4.1DSP软件开发工具4.1.1.2汇编器汇编器的作用是将汇编语言源程序转换成机器语言目标文件，它们都是通用目标文件格式(COFF)文件。汇编器的功能是:●处理汇编源文件(.asm)，产生可重定位的目标文件(.obj)。●根据要求产生源程序列表文件(.Ist)，并向用户提供对此列表的控制。●根据要求将交叉引用列表加到源程序列表中。●将代码分段，并为每个目标代码段设置段程序计数器。●D定义和引用全局符号。●汇编条件块。●支持宏调用，允许用户在程序中或在库内定义宏。4.1DSP软件开发工具4.1.1.3链接器链接器把多个目标文件组合成单个可执行目标模块。它在创建可执行模块的同时，完成重定位过程。链接器的输入是可重定位的目标文件和目标库文件。在汇编程序生成代码过程中链接器的作用如下:●根据链接命令文件(.cmd文件)将一个或多个COFF目标文件链接起来，生成存储器映射文件(.map文件)和可执行的输出文件(.out文件)。●将段定位于实际系统的存储器中，并给段、符号指定实际地址。●解决输人文件中未定义的外部符号引用。4.1.1.4归档器归档器允许用户把-组文件收集到一个归档文件中。归档器允许通过删除、替换、提取或添加文件来调整库。4.1DSP软件开发工具4.1.1.5运行支持库运行支持库包括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。用户可以利用建库应用程序建立满足设计要求的“运行支持库”。4.1.1.6.十六进制转换程序十六进制转换程序把COFE目标文件转换成TI-Tagged、ASCI-hex、Intel、Motorola-S或Txktronix等目标格式，可以把转换好的文件通过EPROM编程器下载到EPROM中。4.1.1.7.交叉引用列表器交叉用列表器用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。要使用交叉引用列表器，需要在汇编源程序的命令中加人一个适当的选项，在列表文件中产生一个交叉引用列表，并在目标文件中加入交叉引用信息。链接目标文件得到可执行文件，再利用交叉引用列表器，即可得到希望的交叉引用列表。4.1DSP软件开发工具4.1.1.8.绝对列表器绝对列表器输入目标文件，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完成。产生绝对列表所需要的步骤为：(1)汇编源文件。(2)链接所产生的目标文件。(3)调用绝对列表器，使用已链接的目标文件作为输人，它将创建扩展名为.abs的文件。(4)汇编.abs文件，这时用户在命令中需加入一个适当的选项来调用汇编器，以产生包含绝对地址的列表文件。4.1DSP软件开发工具4.1.2代码调试工具代码调试工具的作用是将代码生成工具生成的可执行.out文件，通过调试器接口加载到用户系统进行调试。4.1.2.1.C/汇编语言源码调试器C/汇编语言源码调试器是运行在PC或SPAKC等产品上的一种软件接口，与其他调试工具（软件模拟器、评估模块、软件开发系统、仿真器)配合使用。用户程序既可用C语言调试，也可用汇编语言调试，还可以用C和汇编混合调试。4.1.2.2.初学者工具DSK初学者工具DSK是TI公司为TMS320系列DSPS初学者设计和开发的廉价的实时软件调试工具，用户可以使用DSK来做DSP实验，进行诸如系统控制、语音处理的测试应用，也可以用来编写和运行实时源代码，并对其进行评估，还可以来调试用户自己的系统。4.1.2.3.软件仿真器软件仿真器是一种模拟DSPs芯片各种功能并在非实时条件下进行软件调试的工具，不需要目标硬件支持，只需要在计算机上运行，是一种廉价方便的调试工具，但它主要缺点是运行速度慢，无法保证实时性。4.1DSP软件开发工具4.1.2.4.评估模块EVM评估模块是一种低成本的用于器件评估、标准程序检查及有限系统调试的开发板。它配置了目标处理器、小容量的存储器和其他有限的硬件资源，可用来对DSPs芯片的性能进行评估，也可用来组成一-定规模的用户DSP系统。4.1.2.5.硬件在线仿真器硬件在线仿真器（XDSEmulator)是一-种功能强大的高速仿真器，可用来进行系统级的集成调试，是进行DSP系统开发的最佳工具。TI公司生产的DSPs都采用扫描仿真器。扫描仿真器克服了传统仿真器电缆过长引起的信号失真和仿真插头可靠性差等问题。使用扫描仿真器，程序可以从片内或片外的目标存储器实时执行，在任何时钟速度下都不会引人额外的等待状态。4.2CCS集成开发环境CCS（CodeCompseStudio）是TI公司为TMS320系列DSP芯片而开发的DSP集成开发环境。它提供了环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等工具，帮助用户在软件境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分折等工具。CCS主要有以下特性和功能：●集成可视化代码编辑界面，可以直接编写C++、汇编、头文件及CMD文件等，●集成图形显示工具，可绘制时域、频域波形等。●集成调试工具，可以完成执行代码的装人、寄存器和存储器的查看、反汇编器交量官口的显示等功能，同时还支持C源代码级的调试。●集成代码生成工具，包括汇编器、C/C+编译器和链接器等。●支持多DSPs调试。●集成断点工具，包括设置硬件断点、数据空间读/写断点、条件断点等。●集成探针工具，可用于算法仿真、数据监视等。●提供代码分析工具，可计算某段代码执行时间，从而能对代码的执行效率做出评估。4.2CCS集成开发环境CCS主要有以下特性和功能：●支持通过GEL来扩展CCS的功能，可以实现用户自定义的控制面板、菜单、自动修改变量或配置参数的功能。●支持RTDX技术，可在不打断目标系统运行的情况下，实现DSPs与其他应用程序的数据交换●提供开放的plug-ins技术，支持第三方的ActiveX插件，支持包括软件仿真在内的各种!真器(需要安装相应的驱动程序)。●提供DSP/BIOS工具，增强了对代码的实时分析能力，如分析代码的执行效率、调度程序执行的优先级、方便对系统资源的管理或使用(代码/数据空间的分配、中断服务程序的调用、定时器的使用等)，减小了开发人员对DSP硬件知识的依赖程度，从而缩短了软件系统的开发进程。4.2CCS集成开发环境4.2.1CCS的安装4.2CCS集成开发环境4.2.1CCS的安装4.2CCS集成开发环境4.2.2CCS的设置①定义工作区目录CCSv5首先要求定义一个工作区，即用于保存开发过程中用到的所有文件的目录。每次启动CCSv5都会要求输入工作区目录。默认情况下，会在“C:\Users\<用户>\Documents”或“C:\DocumentsandSettings\<用户>\workspace_v5_0”目录下创建工作区，用户也可以选择其他路径。如果对所有项目使用一个目录，只需选中“Usethisasthedefaultanddonotaskagain”，默认使用此目录且不再询问选项。4.2CCS集成开发环境4.2.2CCS的设置②建立目标板配置环境在CCS低版本中，用CCSSETUP进行配置，在CCSv5中建立目标板配置环境的步骤如下：在工具栏中选择“File/New/TargetConfigurationFile”，并为此配置命名后，单击“Finish”，在调试器类型“connection”一栏中选择仿真器和芯片类型，如果使用默认的GEL文件，单击“Save”即可；如果使用自己的GEL文件，单击“TargetConfiguration”，在InitializationScript中选择自己的GEL文件，之后单击“Save”，完成配置。③连接目标板选择菜单“View/Targetconfigurations”，在配置界面中右击配置文件选择“SetasDefault”将刚刚建立的配置文件设置为默认状态，启动调试，右击选择已配置的项目的“LaunchSelectedConfiguration”，当启动成功后，选择菜单“Run/ConnectTarget”t即可连接目标板。4.3CCS的应用4.3.1创建CCS工程创建CCS工程项目的步骤如下：（1）新建一个项目工程：“Project/NewCCSProject”。（2）在“ProjectName”字段设置工程文件名；可采用默认路径，选择“Browse”，可设置其他路径。（3）在菜单“Target”中选择芯片，在“Connection”中选择仿真器型号，高级设置中的内容直接使用默认设置就可以，设置完成后单击“Finish”。（4）新建源文件：选择菜单“Window/ShowView/Other”下的C/C++/C/C++Projects中项目，右击项目，并选择“File/New/SourceFile”，在打开的文本框中，设置源文件名称和源文件的类型。4.3CCS的应用4.3.1创建CCS工程（5）添加已有的源文件：右键单击工程，选择需要添加的文件，选择“AddFilestoProject”，将文件添加到项目中。（6）当所有的文件都添加完成后，对源文件进行编译选择“Project/BuildActiveProject”，生成项目。4.3CCS的应用4.3.2工程项目管理单击“Project”按钮，子菜单有21项工程项目管理功能：(1)New：新建一一个工程文件。(2)Open：打开-一个已经存在的工程文件。(3)AddFilestoProject：向工程中加人文件。使用该命令可将与工程有关的文件，如源代码文件、目标文件、库文件和链接器命令文件等加人当前工程中去。(4)Save：保存已经打开的工程文件。(5)Close：关闭已经打开的工程文件。(6)UseExtemalMakefile：使用外部的*.mak文件。CCS支持用户使用外部的*.mak文件，并将共同对文件进行管理和定制。(7)ExporttoMakefile：向外部输出个*.mak文件。(8)SoureControl：使用该命令可对文件的添加、删除、查看、选项等操作进行控制。(9)CompileFile：编译文件。使用该命令仅编译当前文件而不进行链接。(10)Build：重新编译和链接。对那些没有修改的源文件，CCS将不重新编译。(11)RebuildAll：对工程中所有文件进行重新编译并链接生成输出文件。(12)StopBuild：停止当前工程的生成进程。(13)BuildClean：清除编译链接后生成的各种文件。4.3CCS的应用4.3.2工程项目管理(14)Configurations：对工程进行配置。工程配置常用Debug或Release两种。当然用户也可以己指定。(15)BuildOptions：使用此命令可以根据用户的工程要求对工程的编译、链接进行具体的、有对性的配置。(16)FileSpecificOptions：使用此命令可以对一一个具体的文件进行配置，而不管整个工程选项配置。(17)ProjectDependencies：设置工程依赖关系。(18)ShowProjectDependencies：显示工程依赖关系。(19)ShowFileDependencies：显示文件依赖关系。(20)ScanAIIFileDependencies：浏览所有文件依赖关系。(21)RecentProjectFiles：显示最近所打开的工程文件。4.3CCS的应用4.3.3调试功能(14)Configurations：对工程进行配置。工程配置常用Debug或Release两种。当然用户也可以己指定。(15)BuildOptions：使用此命令可以根据用户的工程要求对工程的编译、链接进行具体的、有对性的配置。(16)FileSpecificOptions：使用此命令可以对一一个具体的文件进行配置，而不管整个工程选项配置。(17)ProjectDependencies：设置工程依赖关系。(18)ShowProjectDependencies：显示工程依赖关系。(19)ShowFileDependencies：显示文件依赖关系。(20)ScanAIIFileDependencies：浏览所有文件依赖关系。(21)RecentProjectFiles：显示最近所打开的工程文件。4.3CCS的应用4.3.4图形工具的使用在程序调试过程中，可以利用CCS提供的可视化工具，将内存中的数据以各种图形的式显元。图形显示类型(Dispalytype)包括常见的时域频域Tim/Frequency显示选项，还包括用于显示信号相位分布的星座图(Constellation)选项、用于显示信号间干扰情况的眼图(EyeDiagram)选项以及用于显示YUV图像或RGB图像的图像显示(Image)选项。其中，时域(频域显示包括如下选项。●时城单曲线图(singletime)：对数据不加处理，直接画出显示缓冲区数据的幅度一时间曲线。●时域双曲线图(dualtime)：在一幅图形上:显示两条信号曲线。●FFT幅度谱(FFTMagnitude):在显示缓冲区数据进行FFT变换，画出幅度一-频率曲线。●复数FFT(ComplexFFT)：对复数数据的实部和虚部分别作FFT变换，在一-个图形窗口中画出两条幅度-频率曲线。●FFT幅度一相位谱(FFTMagnitudeandPhase)：在一个图形窗口画出幅度一频率曲线和相位一频率曲线。●FFT多频显示(FFTWaterfall):对缓冲区数据进行FFT变换，其幅度一频率曲线构成多频显示中的一帧。4.4DSP/BIOS实时操作系统TI推出的DSP/BIOS是CCS中集成的一个嵌人式实时操作系统，是一个可升级的实时内核。它主要是为需要实时调度和同步以及主机-目标系统通信和实时监测的应用而设计的。利用主机端的可视化工具，能在程序实时执行时进行直接跟踪和监控。DSP/BIOS拥有很多实时嵌入式操作系统的功能，如任务的调度、任务间的同步和通信、内存管理、实时时钟管理、中断服务管理等。它提供了标准的API(应用程序接口)接口，易于使用。用户可以借助DSP/BIOS编写复杂的多线程程序，并且会占用更少的CPU和内存资源。在DSP/BIOS基础上开发的软件标准化程度高，可以重复使用，从而减少软件的维护费用。4.4DSP/BIOS实时操作系统1.DSP/BIOS的组件构成

1）DSP/BIOS实时多任务内核与API函数使用DSP/BIOS开发程序主要是通过调用DSP/BIOS实时库中的API函数来实现的。所有API都提供C语言程序调用接口，只要遵从C语言的调用约定，汇编代码也可以调用DSP/BIOS的API。DSP/BIOS的API被分为多个模块，根据应用程序模块的配置和使用情况的不同，DSP/BIOSAPI函数代码长度从500字到6500字不等。4.4DSP/BIOS实时操作系统模块描述ATMBUFCS2andC64CLKDEVGIOGlobalSettingsHOOKHSTHWIIDLICKLOGMBXMEM用汇编语言写的微函数维持固有缓冲大小的缓冲值目标特定函数系统时钟管理器设备驱动接口使用IOM驱动的输入输出模块全局设置管理器HOOK函数管理器主机通道管理器硬件中断管理器idle函数和循环处理管理器资源锁管理器事件记录管理器信箱管理器存储管理器

4.4DSP/BIOS实时操作系统模块描述PIOORDQUERTDXSEMSIOSTSSWISYSTRCTSKstd.handstdlib.hfunctions维修管道管理器

周期函数管理器队列管理器实时数据交换管理器旗语管理器流输入输出管理器统计对象管理器软件中断管理器系统服务管理器跟踪管理器多任务管理器标准C语言库输入输出函数4.4DSP/BIOS实时操作系统2.DSP/BIOS配置工具基于DSP/BIOS的程序都需要一个DSP/BIOS的配置文件，其扩展名为.cdb。DSP/BIOS配置工具有一个类似Windows资源管理器的界面，它主要有两个功能：（1）在运行时设置DS