DSP編程的幾個關鍵問題  
文章作者：西安電子科技大學信息科學研究所（710071）李 忠 中國航天504研究所 李 峰
文章類型：設計應用 文章加入時間：2003年10月8日14:42 
文章出處：電子技術應用  

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    摘要：對DSP串口的DMA傳輸方式使用中可能遇到的疑難問題、匯編指令歧義及C語言混合編程容易犯的錯誤作了列舉分析，對Bootload編程的疑難點做出了實例解釋。

    關鍵詞：匯編指令的歧義 Bootload Bug McBSP Multi-Frame

DSP芯片憑其優異的性能在高速計算領域有著巨大的應用前景。但其應用所涉及的知識非常龐雜。本文以TI公司320C54X系列為藍本進行提純，所有認識都是筆者在實際工作中親手實踐所得。當程序調不通不知該從何處下手時，此文也許會有所幫助。這些關鍵點有些是TMS320C5409所觸有而有些是與DSP所共有的。

1 McBSP(Multichannel Buffered Serial Port)串口利用DMA中的多幀（Multi-Frame）方式通信的中斷處理

在實際通信應用中，一個突發之后，程序必須為下一個突發作準備。因此一般采用串口的DMA多幀方式但在串口以DMA方式傳輸數據時卻有一些問題要討論。首先DMA的傳輸同步事件應設McBSP的傳輸事件即XEVT，這樣一字節傳輸后會自動準備另一字節（McBSP的READY上升沿觸發DMA傳輸）。中斷發生時意味著一個塊已傳完，這時DMA的使能自動關閉，McBSP的READY將一直保持高狀態。但是在下一次突發傳輸直接使能DMA時卻啟動不了傳輸（相信會有許多我遇到此類問題）。這是因為無法產生McBSP觸發啟動所需的READY上升沿。解決辦法是在中斷程序中先關閉McBSP的發送，使READY=0，隨后在程序中發送使能DMA，再打開McBSP的發送即可。如先打開McBSP的發送后打開DMA，也是不會工作的。因為McBSP的READY已經由0變到1了，無法再產生READY上升沿。

2 關閉DMA與關閉McBSP的區別

在通信領域，為了充分利用DSP的片上外設資源，常常利用DMA把從串口來的數據或要發的數據放入緩沖區，再處理。對DMA而言，只要其在數據緩沖區的指針指向了中斷應發生的位置，就產生中斷。但此時最后一個數據只是進入了McBSP而并未真正發出去，所以在傳送結束的中斷程序中只能關閉DMA不能關閉McBSP。因為此時McBSP的發寄存器DXR中還有一個字沒有發出。

3 McBSP串口配置的關鍵時序

主要是寄存器SPCR2的配置：在保持RRST、XRST、FRST各位為0的前提下，配置好其它串口控制寄存器。等待至少2個CLKR/T時鐘以確保DSP內部的同步。

（1）可以向DXR裝載數據或使能DMA。

（2）使能GRST（GRST=1）（如果需要DSP內部產生采樣時鐘）。

（3）使能RRST或XRST，注意此時要保證SPCR中僅有此一位發生改變。

（4）使能FRST（FRST=1）（如果需要DSP內部產生幀同步）。

（5）等待2個R/T CLK時鐘周期后，收或發端便會有效。

4 匯編語言程序中的變量

匯編語言程序中的公用變量應在文件中定義，如.def carry。
匯編語言程序中使用的局部變量不需定義，可直接聲明，例如trn_num .word 00h。
如果在兩個asm文件中有兩個都沒有定義的同名變量，則編譯程序會認為分他們不是同一變量。
在匯編程序的開頭應有.mmregs宏語句。它一方面表示對默認定義的確認（ah,bh,trn等），另一方面可以對所用寄存器重新定義。如：

.mmregs

DMPREC .set 54h ;定義DMA優先和使能寄存器地址在54h

DMSA .set 55h

DMSDN .set 57h

DXR10 .set 23h ;定義串口1的發送寄存器地睛在23h

5 ST1寄存器中CPL位的影響

CPL位是編譯模式控制位，它表示在相對直接尋址時采用哪種指針。當CPL=0時，使用頁指針DP；當CPL=1時，使用堆棧指針SP。實際使用中二者沒有什么差別，但使用SP尋址的程序更易讀。在程序中經常使用CPL=1。

6 指令的歧義

6.1 比較下面指令

STLM B，AR4 ；把bl內容送入寄存器AR4 （×）

STLM B,*AR4 ；把bl內容送入寄存器AR4 （√）

前者實際執行的是把bl內容送入一個系統用的緩沖區，后者也可用：

MVDM BL，AR4 ；把bl內容送入寄存器AR4 （√）

其他易導致歧義的語句還有：

LD AR5，A ；把AR5的內容送入寄存器A （×）

LDM AR5，A ；把AR5的內容送入寄存器A （√）

ANDM #0x107e,AR4；把#107e加到寄存器AR4 （×）

ANDN #0x107e，*AR4;把#107e加到寄存器AR4 （√）

僅對某些寄存器有效的指令：

MVDD * AR2+，*AR3+ ；把以AR2為地址的內容拷入AR3的地址中

此類指令用作數據塊搬移特別有效，但僅對AR2、AR3、AR4、AR5有效。

易錯語句中對程序運行危害最大的是：

ST #0，*（bsp0_out_sign） ;bsp0_out_sign是一個變量名（√）

STM #0，bsp0_out_sign ；此語句被編譯為STM #0,PMST或STM #0，IMR （×）

這種語句會導致程序運行中的隨機故障，且極難發現。

6.2 流水沖突

分析以下程序：

STM to_dce_buff,AR4

LDM AR4,B

ADD A,B ;B=AR4+AL

MVDM BL,AR4 ;AR4=to-dce-buff+AL

實際上，上段程序得不到AR4=to-dce-buff+AL的結果。
這是因為DSP一般采用深度為3～6級的流水結構，產生了無法解決的沖突，所以它不能被正確執行。
解決的辦法是在賦值和引用之間插入一條或幾條其他的指令，或NOP語句即可。



7 匯編與C語言混合編程的關鍵問題

7.1 C程序變量與匯編程序變量的共用

為了使程序更易于接口和維護，可以在匯編程序中引用與C程序共享的變量：

.ref_to_dce_num,_to_dte_num,_to_dce_buff,_to_dte_buff

在匯編程序中引用而在C程序可直接定義的變量：

unsigned char to_dte_buff[BUFF_SIZE]; //DSP發向PC機的數據

int to_dte_num; //緩沖區中存放的有效字節數

int to_dte_store： //緩沖區的存放指針

int to_dte_read; //緩沖區的讀取指針

這樣經過鏈接就可完成對應。



7.2 程序入口問題

在C程序中，程序的入口是main（）函數。
而在匯編程序中其入口由*.cmd文件中的命令決定，如：-emain_start；
程序入口地址為main_start。
這樣，混合匯編出來的程序得不到正確結果。
因為C到ASM的匯編有默認的入口c-int00，從這開始的一段程序為C程序的運行做準備工作。
這些工作包括初始化變量、設置棧指針等，相當于系統殼不能耐跨越。
這時可在*.cmd文件中去掉語句：-e main_start。如仍想執行某些匯編程序，可以C函數的形式執行，如：

main_start()； //其中含有其他匯編程序

但前提是在匯編程序中把_main_start作為首地址，程序以rete結尾（作為可調用的函數）的程序段，并在匯編程序中引用_main_start，即.ref _main_start。

7.3 移位問題

在C語言中把變量設為char型時，它是8位的，但在DSP匯編中此變量仍被作為16位處理。所以會出現在C程序中的移位結果與匯編程序移位結果不同的問題。解決的辦法是在C程序中，把移位結果再用0X00FF去“與”一下即可。

7.4 堆棧問題

在匯編程序中對堆棧的依賴很小，但在C程序中分配局部變量、變量初始化、傳遞函數變量、保存函數返回地址、保護臨時結果功能都是靠堆棧完成。而C編譯器無法檢查程序運行時堆棧能否溢出。所以應盡量多給堆棧分配空間。C編譯器的默認大小為1KB。在程序不正常跑飛時應注意檢查是否堆棧溢出。

7.5 程序跑飛問題

編譯后的C程序跑飛一般是對不存在的存儲區訪問造成的。首先要查.MAP文件并與memery map圖對比，看是否超出范圍。如果在有中斷的程序中跑飛，應重點查在中斷程序中是否對所用到的寄存器進行了壓棧保護。如果在中斷程序中調用了C程序，則要查匯編后的C程序中是否用到了沒有被保護的寄存器并提供保護（在C程序的編譯中是不對A、B等寄存器進行保護的）。

8 命令文件的編寫

在編輯*.cmd文件時編譯連接器默認：page 0就是ROM區，page 1就是RAM區。下列段必須放在ROM區。

.text load=PROG PAGE 0 ;程序段

.const load=data PAGE 0 ;常數段

.cinit load=data PAGE 0 ;初始化段

.switch load=data PAGE 0 ;switch指令常數表

值得注意的是盡量不要用FILL選項，一旦進行填充會使生成的.out文件增大甚至超過內部的存儲空間而無法Bootload。

9 BOOtload問題

一般都采用從EPROM引導，但通常很費腦筋。下面介紹一下可為54X系列DSP內部引導程序識別的EPROM存儲結構，如表1所示。

表1 

EPROM內容 地    址 
08AAh或10AAh
SWWSR(等待狀態產生寄存器）值16
BSCR（頁切換控制寄存器）值16
人口點XPC（外部存儲器映射寄存器）值7
人口點PC（程序地址寄存器）值16
第一塊的大小16
第一塊的人口點XPC（外部存儲器映射寄存器）值7
第一塊的人口點PC（程序地址寄存器）值16
代碼（1）16
……
代碼（N）16
最后一塊的大小16
最后一塊的人口點XPC（外部存儲器映射寄存器）值7
最后一塊的人口點PC（程序地址寄存器）值16
代碼（1）16
……
代碼（N）16
0000h(標志引導表結束)
……
……

……
EPROM的啟始地址（如8000h) 首地址





















FFFFh
 

假使已經生成了*.out文件，生成時必須帶有芯片，此處為MS320VC5409，版本參數如：asm500 init_54x-v548）。

.hex文件與EPROM的存儲空間相對應，其生成的參數由.cmd文件決定。下面以實例介紹.cmd文件中的參數編寫及意義。

cdpd.out ；將cdpd.out文件轉換成.hex文件

-SWWSR 7fffh ；將外部設備的等待時間設為7個等待狀態

-BSCR 0f800h ；設置4K為一頁，頁面切換時插入1個等待狀態

-o cdpd.hex ；轉換成cdpd.hex文件

-i ;intel格式

-boot ;把所有的程序塊裝入EPROM

-bootorg 8000h ；從EPROM存儲器的8000h處開始寫入程序內容

-memwidth 8 ;系統數據寬度轉為8位，以避免生成2個文件

-romwidth 8 ;EPROM數據寬度為8位

-e 0840h ;從8040h開始執行程序

-map wfcdpd.mxp ；生成EPROM存儲器占用映射

這時生成的cdpd.hex可以直接寫入EPROM。需要說明320C5409的外部RAM范圍從8000h～FFFFh，所以設首地址為8000h。但是對C54x系列而言，其轉換有個BUG，即它總是不能在0XFFFF處寫入從外部EPROM存儲器裝載的開始地址，只好自己填入。對本例而言在0XFFFE處寫0X80，在0XFFFF處寫0X00。