探索DSP原理与应用：CCS实验与基于芯片/系统的实战项目

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"《DSP原理与应用》是一本详细的实验指导书，主要针对通信技术与网络实验中心的DSP技术实验室，旨在帮助学习者理解和掌握数字信号处理器（DSP）的基础理论和实际应用。该文档涵盖了多个关键部分，从理论教学到实践操作，使读者全面了解DSP的工作原理和编程技巧。首先，书籍从CCS（Code Composer Studio）软件入手，介绍了实验1.1：CodeComposerStudio入门。CCS是用于开发TI DSP芯片的集成开发环境，通过这个章节，读者将学会如何设置和使用这个工具，为后续的编程工作打下基础。接着，实验1.2至1.4分别讲解了以C语言、汇编语言（ASM）和混合语言编写的DSP程序设计，这些是DSP编程的常见手段，有助于理解不同编程语言在处理DSP任务时的优势和特点。然后，书籍转向基于特定DSP芯片的实际操作，如实验2.1中的数据存取实验。这涉及理解如何有效地存储和读取数据，对DSP内部数据结构有深入的认识。在基于DSP系统的实验部分，实验3.1至3.4涉及到一系列实用技能，如指示灯控制实验（可能涉及GPIO接口），拨码开关控制实验（涉及外部输入的处理），以及定时器的使用，这些都是构建复杂系统时必不可少的基本功能。最后，外中断实验（实验3.4）则展示了DSP如何响应和处理来自外部事件的中断请求。《DSP原理与应用》提供了一个循序渐进的学习路径，不仅涵盖理论知识，还包括实际的实验设计和编程练习，对于希望从事DSP开发或深入理解数字信号处理技术的学生和工程师来说，是一份宝贵的参考资料。通过这本书，读者不仅可以学习到基本的DSP原理，还能提升实际操作和问题解决的能力。"

3．设置工程文件：

4．编辑输入源程序：

⑴汇编语言程序：

-先新建源程序窗口：

-输入源程序：

.mmregs

.model call=c55_std

.model mem=large

.global x

.bss x,1,0,0

.sym x,x, 4, 2, 16

.global y

.bss y,1,0,0

.sym y,y, 4, 2, 16

.global z

.bss z,1,0,0

.sym z,z, 4, 2, 16

.sect “.text”

.align 4

.global start

.sym start,start, 36, 2, 0

start:

MOV #2, *(#y)

MOV #1, *(#x)

L1:

MOV *(#y), AR1

⑤单击此卡片设

置连接参数

⑥单击选择

初始化模式

⑦输入程序

入口地址

⑧单击完成

设置

① 选择菜

②选择此

菜单项

③选择此

④单击增

加复选标

②选择菜单项

①选择菜单

ADD *(#x), AR1, AR1

MOV AR1, *(#z)

B L1

注意

注意注意

注意：

：：

：在输入汇编语言源程序时

在输入汇编语言源程序时在输入汇编语言源程序时

在输入汇编语言源程序时，

，，

，除了标号以外

除了标号以外除了标号以外

除了标号以外的程序行必须以一个空格或

的程序行必须以一个空格或的程序行必须以一个空格或

的程序行必须以一个空格或 Tab

TabTab

Tab 制表字符开始

制表字符开始制表字符开始

制表字符开始。

。。

。

-保存源程序为 TASM.asm。

⑵ 连接命令文件：如同第⑴步操作，建立空的源程序窗口。

-输入连接命令文件内容：

MEMORY

{

DARAM: o=0x100, l=0x7f00

DARAM2: o=0x8000, l=0x8000

}

SECTIONS

{

.text: {} > DARAM

.bss: {} > DARAM

.stack {} > DARAM

}

注意

注意注意

注意：第 3、4 行中等号前边字母是小写的“L”。

-将文件存为 C:\\VC5509Ae\VC5509Ae\Lab0103SM\TASM.cmd

⑶ 将上述编译的源程序加入工程 TASM.pjt，具体操作可请参考实验一、四、4、⑵。

5．编译源文件、下载可执行程序：

⑴ 选择菜单 Project->Rebuild All。

⑵ 执行 FileLoad Program ，在随后打开的对话框中选择刚刚建立的

C:\\VC5509Ae\VC5509Ae\Lab0103-TASM\debug\TASM.out 文件。完成后，系统自动打开 TASM.asm

源程序窗口，并在其中指示程序的入口地址为标号“start”后的语句。

6．打开观察窗口：

⑴ 选择菜单 View->Disassembly。注意程序运行指针停留的位置。

⑵ 开启 CPU 寄存器观察窗口：单击菜单 View->Registers->CPU Registers。请看 PC 指针取值与当前程序运

行地址对应。

⑶ 将变量 x、y、z 分别加入观察窗口：在源程序中双击变量名，再单击鼠标右键，选择“Add to Watch Window”。

这时，这 3 个变量还未作初始化。

⑷ 开启内存观察窗口：选择“View”菜单中“Memory…”项，在“Memroy Window Options”窗口中的“Address”

项中输入&x，单击“OK”完成设置；“Memory”窗口中 x 的当前取值显示在第 1 个地址之后。而且 y 和 z

的存储单元跟在其后。

7．观察程序运行结果：

⑴ 单步运行 2 次，在观察窗中观察到变量 x、y 被赋值。变化的值被显示成红色。同时在“Memory”窗口

中也能观察到 x 和 y 值的改变。

⑵ 单步运行，观察 CPU 寄存器窗口中“XAR1”寄存器存储值的变化。程序利用 XAR1 进行运算。

⑶ 再单步运行，可观察到 z 的值被计算出来。双击“Memory”窗口中变量 x、y 相应的存储单元，将其修

改成其他取值，单步运行后观察结果。

8．对照观察 map 文件和 cmd 文件的内容：

⑴ 选择菜单 File->Open…，将找到 C:\\VC5509Ae\VC5509Ae\ Lab0103-

ASM\Debug 目录，将文件类型改为“Memory Map Files”，选择 TASM.map 文件、打开。

⑵ 打开 TASM.cmd 文件。

⑶ 程序的入口地址：map 文件中“ENTRY POINT SYMBOL”中说明了程序入口地址(start)。

⑷ 内存使用情况：

-map 文件中“MEMORY CONFIGURATION”标明了程序占用 DARAM 的使用情况，共占用 25H 个存储

单元。比较一下，这比用 C 编制的程序占用的要小得多。

-观察 map 文件中的“SECTION ALLOCATION MAP”段，可以看出 TASM.obj 的入口地址为 100H，这也

是程序的入口地址。

-用户定义的变量从 120H 开始，共占用了 3 个单元(Word)。

9．退出 CCS。

五

五五

五．

．．

．实验结果

实验结果实验结果

实验结果

汇编语言程序可以从指定位置开始运行，但汇编程序需要完成对运行环境的初始化工作。实验中的程序因为

没有堆栈操作，所以没有初始化堆栈指针，这在编制大型应用程序中是必须要增加的功能。

实验

实验实验

实验 1.4

1.41.4

1.4

：

：：

：编写一个汇编和

编写一个汇编和编写一个汇编和

编写一个汇编和 C

C 混合的

混合的混合的

混合的 DSP

DSPDSP

DSP 程序

程序程序

程序

一．实验目的

实验目的实验目的

实验目的

1．在了解纯 C 语言程序工程和汇编语言程序工程结构的基础上，学习在 C 工程中加入汇编编程的混合编程方

法。

2．了解混合编程的注意事项。

3．理解混合编程的必要性和在什么情况下要采用混合编程。

二．实验设备

实验设备实验设备

实验设备

PC 兼容机一台，操作系统为 WindowsXP，安装 Code Composer Studio 3.3 软件。

三．实验原理

实验原理实验原理

实验原理

1．使用 C 语言开发应用程序的优缺点：

*优点：

- 易于开发和维护。由于用 C 语言书写接近自然语言，其可读性强、利于理解，在编制、修改、实现算

法方面比用汇编语言开发容易。

- 可移植性强。

- 不容易发生流水线冲突。编译器能提供完善的解决流水线冲突的结果。

- 有大量现存的算法可利用。

- 适用于人机界面的开发。

*缺点：

- 代码量大。

- 程序效率较低。

- 优化代码存在一定困难。

综上所述，我们一般用 C 语言设计应用程序的总体框架、解决人机接口和对速度效率要求不太高的复

杂算法。

2．使用汇编语言开发应用程序的优缺点：

*优点：

- 更能发挥系统特点。由于汇编语言掌控系统硬件的能力强于 C 语言，设计出来的程序更加贴近硬件特

性，往往能将硬件效能发挥到极致。

- 代码精练，效率高。用汇编语言设计的程序，代码短、不容易产生冗余。

- 代码量小。

*缺点：

- 可读性差。不利于复杂算法的开发和实现。

- 可移植性差。

- 容易产生流水线冲突。由于排除冲突需要靠人来辅助完成，这要求编程人员有较为丰富的开发经验和

对硬件工作机制的深刻理解。

3．如何混合编程：

⑴ 混合工程：在工程中可以同时包含 C 语言程序和汇编语言程序，无需更改编译选项。一般地，我们使用

C 程序为主，加入汇编语言程序模块。

⑵ 使用模块技术：在应用程序中划分出比较清晰的模块，不同模块可采用不同语言设计。强调效率和速度

的模块采用汇编设计。尽量少用汇编语言设计程序。

⑶ 如何找出需要用汇编程序设计的模块：

- 用 C 语言完成设计后，运用 CCS 的软件仿真功能，充分测试程序，找到程序运行中的瓶颈(速度方面

的和空间方面的)。

- 再使用分块仿真技术尽可能缩小模块。

- 找到的模块单独写成子程序，存入独立的文件中。

- 由于 CCS 编译器能产生 C 语言程序到汇编程序的中间文件，观察需要优化的模块的汇编结果，进行人

工优化。

-最后运用人工优化后形成的汇编程序模块，代替原来需要优化的 C 语言模块，进行编译。

- 程序中可使用内嵌汇编。比如：asm(“ MOV T1, *SP(#1)”); 编译器可直接使用内嵌的汇编语句生成最终

代码。但需要语句中双引号中为合法的汇编语句，比如要以空格开头等等。

4．何时使用混合编程技术：

- 当程序中需要操作与硬件密切相关的设备，而用 C 语言较难实现时。比如：在中断程序设计时需要设置

中断向量表，向量表中空间有时用 C 语言语句有困难，且向量表要在内存中精确定位，这时可将设置中

断向量表的部分用汇编语言代替。

- 当需要绕开 C 编译器的规定，进行特殊操作时。比如：C 语言规定，程序不能访问程序代码区，而系统

功能需要进行类似访问时可采用限制较小的汇编语言程序设计。

- 当需要提高模块的效率(包括空间上和时间上两方面的)，而 C 语言程序无法达到要求时。

5．使用混合编程时的注意事项：

- 在汇编程序中使用其他 C 语言模块中定义的变量或函数名称时，需要在引用的名称前加一下划线。如：

C 中定义的变量为 x，在汇编中引用时要用_x。

- 汇编语言写的子程序需要符合 C 语言的调用规则，尤其是在默认的辅助寄存器使用上和栈的使用上要求

兼容。

- 在汇编语言模块中，需要编程者自己消除流水线冲突。

- 在使用内嵌汇编技术时，需要考虑以下内容：

. 要非常小心地处理，以免破坏 C 语言操作环境。编译器在遇到内嵌汇编语句时，不会对其中的汇编语

句进行分析处理。

. 避免从内嵌汇编语句跳转到 C 语言模块中，那将极容易造成寄存器使用上的混乱，从而产生难以预料

的结果。

. 不要在内嵌汇编语句中改变 C 语言模块中变量的值，但可以安全地读取它们的值。

. 在汇编程序中不要使用内嵌汇编。

6．实验程序解释：

实验程序提供了一个使用 C 与汇编程序混合编程的实例，是一个用汇编语言模块优化自己编制的应用程

序的实例。

首先用户拿到的是一个纯用 C 语言开发的工程，再根据假设需要将其中一个模块改造成用汇编语言模块

优化的模块。通过实验过程，用户可充分了解混合编程可以采取的步骤和方法。

四

四四

四．

．．

．实验步骤

实验步骤实验步骤

实验步骤

1．实验准备：

- 设置软件仿真模式，参看：第三部分、第一章、四、1。

- 启动 CCS，参看：第三部分、第一章、五、1。

2．打开工程、浏览程序内容、编译生成和下载可执行代码：

⑴ 打开工程：选择菜单 Project->Open…，选择打开工程文件 C:\\VC5509Ae\VC5509Ae\

Lab0104-CASM\CASM.pjt

⑵ 展开工程管理窗口中 CASM 工程，双击 Source 下的 CProgram.c 项，打开 CProgram.c 源程序窗口。可以

看到，程序完成了一个简单的运算，它先开设了三个全局变量 x、y、z，然后分别给 x 和 y 赋初值，再在循

环中计算 x+y，结果赋值给 z。

⑶ 编译并下载程序：

选择菜单项

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