嵌入式系统C语言开发ADSP21XX的方法

　　随着嵌入式系统复杂程度的不断提高，用汇编语言编写一个巨大的程度将是困难，甚至是不可能的。为此，AD公司推出了针对ADSP21XX系列DSP的嵌入式C和C++语言集成开发工具，分别是VisualDSP和VisualDSP++系列，这些开发工具提供了C语言和C++语音的开发功能。以下就以笔者在实际开发中的一些经验，结合VisualDSP6.1版本，介绍用C语言开发VisualDSP6.1版本，介绍用C语言开发ADSP21XX的方法。VisualDSP提供了一个开放源码软件组织GNU的C编译器，和一套成熟稳定的C运行时间库(C Run time Library)等。GNU的编译器一向以编译效率高著称，在编译后的代码长度和运行速度方面非常优秀;C运行时间库则把很多重复性的工作，如浮点运行、三角函数、FFT等作为C语言的库函数，提供给用户，大大提高了用户的开发效率和程序的稳定性，降低了开发难度，另外，由于把这些库函数的源代码提供给了用户，还提高了C语言与汇编语言之间的透明性，使用户开发的程序兼具两者的优点。

　　1 Visual DSP简介

　　VisualDSP是AD公司的DSP开发工具，主要由可执行文件、库文件和各种帮助文档组成。6.1版本还带有一个基于图形界面，针对21XX系列DSP的软件仿真和调试工具。

　　VisualDSP的可执行文件包括汇编、编译、链接工具以及可执行文件重新格式化工具等，见表1。

　　表1 VisualDSP的可执行文件及用途

　　

 

　　注：“*”代表该程序一般不单独使用，而昌由G21.exe或ASM21.exe调用。

　　VisualDSP套件中的软件仿真调试工具DEBUGAPP，采用Windows图形界面，使用方便。它的主要特点是：可以仿真调试从ADSP2101～2189全系列的DSP;支持断点、单步、全速运行等各种常见调试方法;可以随时查询和修改DSP的程序RAM(PM)、数据RAM(DM)和各寄存器的内容;可以仿真中断，进行可执行程序性能评估(Profile)，因此可以进行时序仿真。DEBUGAPP是调试程序和验证复杂算法的极好工具。

　　VisualDSP6.1还提供了丰富的帮助文档，包括21XX系列的用户手册、汇编和C语言工具以及仿真调试程序的使用手册;还有C运行库的参考手册，列出了所有可用的C库函数。

　　2 C语言运行库结构

　　C语言运行时间库是位于LIB目录下的*.a文件，是整个C开发工具的核心之一，提供了大量的可以直接调用的库函数。这些库函数的函数原型包含在INCLUDE目录下的头文件中。这些头文件有的还包含一些宏定义。另外，VisualDSP还把这些库函数的汇编语言源代码提供给出了用户，方便了用户从中提取有用的代码，甚至修改源代码，生成新的库，来适应自己的要求。利用LIB21程序，还可以把自己的常用汇编子程序做成库，或是将实时性要求较高的代码用汇编语言来写，做成库，供C语言程序调用。

　　VisualDSP的C语言运行库由两部分组成：应用程序框架和预定义的各种库函数。

　　不同的DSP型号有不同的硬件结构、中断向量表，所以对应的应用程序框架库也不同，相应的文件是21*_HDR.DSP.其中*代表不同的DSP型号。应用程序框架的主体是中断向量处理部分，把中断向量引到合适的地址。其中最重要的是对系统复位(RESET_VECTOR)的中断向量的处理：

　　

 

　　第一条指令是调用C库函数中的_ _lib_setup_everything函数作程序启动时的初始化工作。接下来，调用C语言程序中的main_函数，进入C程序的主体，也就是进入用户自己程序，开始正常工作。主程序结束后，再调用_lib_prog_term函数，作程序退出时的结尾工作。由于嵌入式系统的特性，系统绝大多数都在主程序运行时被继电了，所以_lib_prog_term得到执行的机会很小。

　　其它的中断向量由C运行库来管理，汇编指令如下：

　　_Interrupt2:JUMP_lib_int2_ctrl;NOP;NOP;NOP;

　　其中的_lib_int2_crtl就是C语言库中控制INT2的函数。如果用户要使用该中断，应先把中断服务程序用一个C库函数Interrupt()把服务函数指针设定好，并打开相应的中断允许位，当该中断发生时，_lib_int2_ctr1函数就会控制DSP跳转到相应的指针位置。

　　VisualDSP预定义的C语言库函数包括数学函数、FFT函数、ANSI标准内存管理和字符串管理函数的一个子集。所有的函数列表可参考VisualDSP的联机文档。这些库函数以二进制代码的形式，打包集合在lib*.a文件中，用户的C语言程序可以像使用自己的子程序一样方便地调用这些库函数。下面是调用库函数的一个例子。

　　

 

　　编译后产生的汇编源代码中有call sin_指令，就是调用sin库函数的汇编语言指令语句。

　　从嵌入式开发的角度讲，VisualDSP的C语言工具已经提供了一个操作系统雏形的功能。在AD公司的ADMC系列DSP中，已经把这些库函数和一些电机控制专用的函数，以及程序加载功能，集成在了DSP的片内ROM中。

　　3 C语言与汇编语言混合编程方法

　　用C语言开发的缺点是不能精确控制程序运行的时间，对于实时性要求较高的应用，必须用汇编语言。VisualDSP为用户提供了两种与汇编语言的接口方法：用ASM()方法，直接嵌入汇编语言语句;用汇编语言编写子程序，供C语言程序调用。为了支持C语言与汇编程序程序的接口，VisualDSP预定义了诸如FUNCTION_ENTRY、EXIT、SAVE_REG、RESTORE_REG等13个宏。限于篇幅，不详细介绍其功能。使用这些宏以前，要包含asm_sprt.h头文件。