【文章內(nèi)容簡介】 沖區(qū)法和循環(huán)緩沖區(qū)法。在本文中采用的是循環(huán)緩沖法，循環(huán)緩沖區(qū)法的特點是：(1) 對于N階的FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個也稱為滑窗的N個單元的緩沖區(qū)，滑窗中存放最新的N個輸入樣本；(2) 每次移入新的樣本時，以新樣本改寫滑窗中老的數(shù)據(jù)，而滑窗中的其他數(shù)據(jù)不需要移動；(3) 利用片內(nèi)BK（循環(huán)緩沖區(qū)長度）寄存器對滑窗進行間接尋址，循環(huán)緩沖區(qū)地址首尾相鄰。FIR濾波器的核心算法是計算輸入信號與濾波器系數(shù)的卷積。設x(n)為輸入信號，h(n)為FIR濾波器的沖擊響應，n=0，…，N1，則FIR濾波器的輸出y(n)就是x(n)與h(n)的卷積，即： （）由于卷積是數(shù)字信號處理中最常用到的算法，因此幾乎所有的DSP芯片中都設有專門的指令支持卷積運算。在TMS3205410中可以用macd指令完成卷積。macd指令的形式如下：macd（Smem，pmad，src）；在macd指令中，Smem是間接尋址參數(shù)，它是指令中指向數(shù)據(jù)存儲器的單地址。Pmad是表示程序存儲器地址的16位常數(shù)。Src表示累加器，可以是A累加器或是B累加器。這條指令在執(zhí)行時，先把指令中的pmad常數(shù)送到程序地址寄存器的PAR中，然后將Smem地址中的數(shù)據(jù)用PAR地址在程序存儲器中讀取的數(shù)據(jù)相乘，并將乘積結(jié)果累加到由Src指定的累加器中。在指令執(zhí)行時，Smem地址中的內(nèi)容被同時復制到T寄存器和Smem低中之后的下一個地址單元中。若采用repeat指令重復執(zhí)行macd指令，則在執(zhí)行指令的最后，PAR寄存器自動加1，這樣當macd再次執(zhí)行時就直接用PAR中的地址讀取程序存儲器中的數(shù)據(jù)。通常情況下，macd指令執(zhí)行時需要三個周期。但是若用repeat指令執(zhí)行macd，進入流水線后只要一個周期就可以執(zhí)行一次macd指令。由此可見，該指令同時完成了乘累加和數(shù)據(jù)延遲（移位）的功能，這正是卷積算法所要求的。對于輸入序列，它在兩個循環(huán)緩沖器里的存儲情況如下，要建立緩沖區(qū)首先將循環(huán)緩沖區(qū)大小寄存器的值設為N/2輔助寄存器AR4指到緩沖區(qū)1（Bufferl）的頂部 AR5指到緩沖區(qū)2（Buffer2）的底部，新來一個樣本存儲到緩沖區(qū)1中時，應先將緩沖區(qū)1頂部的數(shù)據(jù)移到緩沖區(qū)2底部，處理器然后進行乘加運算，濾波程序每步運算后AR4 指向數(shù)據(jù)移到的下一個窗口，而 AR5則指向下一個輸入數(shù)據(jù)，對于下一步運算AR4指向地址1，AR5指向地址N/2?！? FIR系數(shù)存儲格式示意圖考慮到在執(zhí)行macd指令時是將低地址的數(shù)據(jù)復制到高地址來完成延遲功能，所以在用macd指令計算卷積時，先計算x(nN+1)與h(N1)的乘積，最后才計算x(n)與h(0)的乘積。因此在程序中，F(xiàn)IR濾波器的系數(shù)在程序存儲器中按倒序存儲。 FIR濾波器的軟件設計及其調(diào)試本設計中采用C語言和匯編語言混合編程的方式進行的，程序主體由C語言編寫，而核心的FIR濾波算法則由匯編語言編寫。用C語言開發(fā)DSP程序不僅使DSP開發(fā)的速度大大加快，而且開發(fā)出來的DSP程序的可讀性和可移植性也大大增加，程序修改也很方便。采用C編譯器的優(yōu)化功能可以增加C代碼的效率，在某些情況下，C代碼的效率甚至接近手工代碼的效率。用C語言開發(fā)DSP程序，在DSP芯片的運算能力不是十分緊張時是非常適合的。雖然C編譯器的優(yōu)化功能可以使C代碼的效率大大增加，但是在某些情況下，C代碼的效率還是無法與手工編寫的匯編代碼的效率相比，比如FIR濾波器程序。這是因為，即使最佳的C編譯器，也無法在所有的情況下都能夠最佳地利用DSP芯片所提供的各種資源。用C語言編寫的中斷程序雖然可讀性很好，但由于進入中斷程序以后，有時不管程序中是否用到，中斷程序都將寄存器進行保護，從而大大降低中斷程序的效率。如果中斷程序頻繁被調(diào)用，那么即使一條指令也是至關重要的。此外，用C語言實現(xiàn)DSP芯片的某些硬件控制也不如匯編程序方便，有些甚至無法用c語言實現(xiàn)。因此，在很多情況下，DSP應用程序往往需要用c語言和匯編語言的混合編程方法來實現(xiàn)，以達到最佳利用DSP芯片軟硬件資源的目的。用C語言和匯編語言混合編程的方法主要有以下三種：(1) 獨立編寫C程序和匯編程序，分開編譯和匯編，形成各自的目標代碼模塊，然后用鏈接器將c模塊和匯編模塊鏈接起來。例如，F(xiàn)IR濾波程序用匯編語言編寫，對FIR程序用匯編器進行匯編，形成目標代碼模塊，與C模塊鏈接就可以在C程序中調(diào)用FIR程序。(2) 直接在C語言程序的相應位置嵌入?yún)R編語句。 (3) ，然后對匯編程序進行手工優(yōu)化和修改。上面的例子采用的是第一種方法，這是一種常用的C語言和匯編語言接口方法，采用這種方法最重要的是必須遵守c編譯器所定義的函數(shù)調(diào)用規(guī)則和寄存器使用規(guī)則。遵循這兩個規(guī)則就可以保證所編寫的匯編模塊不破壞C語言的運行環(huán)境。C模塊和匯編模塊可以相互訪問各自定義的函數(shù)或變量。在編寫獨立的匯編程序時，必須注意以下幾點：(1) 不論是用c語言編寫的函數(shù)還是用匯編編寫的函數(shù)，都必須遵循寄存器使用規(guī)則。(2) 必須保護函數(shù)要用到的幾個特定寄存器，在TMS320C54X的的c編譯中，這些特定的寄存器包括:ARD (FP), ARI (SP), AR6和AR70其中，如果SP正常使用，則不必明確加以保護。換句話說，只要匯編函數(shù)在函數(shù)返回時彈出壓入的對象，實際上就已經(jīng)保護了SP，因而ARl可以自由地使用。其它寄存器是可以自由使用的。函數(shù)返回時ARP必須為to(3 )，中斷程序必須保護所有用到的寄存器。(4 )從匯編程序調(diào)用C函數(shù)時，以逆序方式壓入堆棧，調(diào)用時再將參數(shù)彈出。(5) 調(diào)用C函數(shù)時，C函數(shù)只保護幾個特定的寄存器，而對于其它寄存器C函數(shù)是自由使用的。(6) 長整型和浮點數(shù)在存儲器中存放的順序是低位字在低地址，高位字在高地址。(7 )如果函數(shù)有返回值，則返回值存放在累加器ACC中。(8)，如果改變其內(nèi)容則會引起不可預測的后果。(9 )編譯器在所有的標識符(函數(shù)名、變量名)前要加一下劃杠“_”。因此，編寫匯編語言程序時，必須在C程序可以訪問的所有對象前加“_”。例如，在C程序中定義了變量x，如果要在匯編程序使用，既標記為“x，如果僅在匯編中使用，則只要不加下劃杠，即使與C程序中定義的對象名相同，也不會造成沖突。(10 ) 任何在匯編中定義的對象或函數(shù)，如果需要在C程序中訪問或調(diào)用。同樣，如果在C程序中定義的對象或函數(shù)，需要在匯編程序中訪問或調(diào)用。另外一種C語言和匯編混合編程的方法就是直接在C程序中嵌入?yún)R編語句。采用這種方法一方面可以在C程序中實現(xiàn)用C語言無法實現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷使能或無效、讀取狀態(tài)寄存器和中斷標志寄存器等。另一方面，也可以用這種方法在C程序中的關鍵部分用匯編語句代替C語句以優(yōu)化程序。采用這種方法的缺點是比較容易破壞C環(huán)境，因為C編譯器在編譯嵌入了匯編語句的C程序時，并不檢查或分析所嵌入的匯編語句。但是如果對C編譯器和C環(huán)境比較熟悉，采用這種方法也可以對C變量進行自由地操作。與獨立編寫匯編程序?qū)崿F(xiàn)混合編程相比，這種方法具有以下優(yōu)點：(1) 程序的入口和出口由C語言自動管理，不必手工編寫匯編程序?qū)崿F(xiàn)。(2) 程序結(jié)構(gòu)清晰。這種方法保留了C程序的結(jié)構(gòu)，如變量的定義等，因此程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強。(3) 程序調(diào)試方便。由于C程序中的變量全部由C語言來定義，因此采用C源碼調(diào)試器可以方便地觀察C語言變量。, 然后將匯編語言源文件(.asm或. c)文件以及中斷向量文件(. asm)、位文件(. cmd)添加到工程中。如果是C語言程序則還要添加“stdio. h”、“math. h”“rts. lib”編譯通過后生成. out文件, 可以直接下載到實驗板上。這時，要注意硬件狀況, 特別是要注意硬件指示燈是否各自處于正常狀況, 也要注意硬件仿真器是否正常工作。如果硬件沒有問題, 程序就可以正常下載, 這時打開Momery窗口, 可以看到數(shù)據(jù)存儲器已經(jīng)被劃分 coff_ fir, d_ data_ buffer, in_ buffer,out_ buffer等區(qū)。編譯并將整個FIR項目成功地下載到目標系統(tǒng)板后, FIR程序就可以在 EVM 板上運行。在主程序中，在flag = 0