編寫一個匯編和C混合的DSP程序

實驗4 ：編寫一個匯編和C混合的DSP程序
一．實驗?zāi)康?br>1．在了解純C語言程序工程和匯編語言程序工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)在C工程中加入?yún)R編
編程的混合編程方法。
2．了解混合編程的注意事項。
3．理解混合編程的必要性和在什么情況下要采用混合編程。
二．實驗原理
1．使用C語言開發(fā)應(yīng)用程序的優(yōu)缺點
*優(yōu)點：
-易于開發(fā)和維護。由于用C語言書寫接近自然語言，其可讀性強、利于理解，在編
制、修改、實現(xiàn)算法方面比用匯編語言開發(fā)容易。
-可移植性強。
-不容易發(fā)生流水線沖突。編譯器能提供完善的解決流水線沖突的結(jié)果。
-有大量現(xiàn)存的算法可利用。
-適用于人機界面的開發(fā)。
*缺點：
-代碼量大。
-程序效率較低。
-優(yōu)化代碼存在一定困難。
綜上所述，我們一般用C語言設(shè)計應(yīng)用程序的總體框架、解決人機接口和對速度效率要
求不太高的復(fù)雜算法。
2．使用匯編語言開發(fā)應(yīng)用程序的優(yōu)缺點
*優(yōu)點：
-更能發(fā)揮系統(tǒng)特點。由于匯編語言掌控系統(tǒng)硬件的能力強于C語言，設(shè)計出來的程
序更加貼近硬件特性，往往能將硬件效能發(fā)揮到極致。
-代碼精練，效率高。用匯編語言設(shè)計的程序，代碼短、不容易產(chǎn)生冗余。
-代碼量小。
*缺點：
-可讀性差。不利于復(fù)雜算法的開發(fā)和實現(xiàn)。
-可移植性差。
-容易產(chǎn)生流水線沖突。由于排除沖突需要靠人來輔助完成，這要求編程人員有較為豐
富的開發(fā)經(jīng)驗和對硬件工作機制的深刻理解。
3．如何混合編程
(1)混合工程：在工程中可以同時包含C語言程序和匯編語言程序，無需更改編譯選項。一
般地，我們使用C程序為主，加入?yún)R編語言程序模塊。
(2)使用模塊技術(shù)：在應(yīng)用程序中劃分出比較清晰的模塊，不同模塊可采用不同語言設(shè)計。
強調(diào)效率和速度的模塊采用匯編設(shè)計。盡量少用匯編語言設(shè)計程序。
(3)如何找出需要用匯編程序設(shè)計的模塊：

-用C語言完成設(shè)計后，運用CCS的軟件仿真功能，充分測試程序，找到程序運行中的瓶
頸(速度方面的和空間方面的)。
-再使用分塊仿真技術(shù)盡可能縮小模塊。
-找到的模塊單獨寫成子程序，存入獨立的文件中。
-由于CCS編譯器能產(chǎn)生C語言程序到匯編程序的中間文件，觀察需要優(yōu)化的模塊的匯編
結(jié)果，進行人工優(yōu)化。
-最后運用人工優(yōu)化后形成的匯編程序模塊，代替原來需要優(yōu)化的C語言模塊，進行編譯。
-程序中可使用內(nèi)嵌匯編。編譯器可直接使用內(nèi)嵌的匯編語句生成最終代碼。但需要語句
中雙引號中為合法的匯編語句。
4．何時使用混合編程技術(shù)
-當程序中需要操作與硬件密切相關(guān)的設(shè)備，而用C語言較難實現(xiàn)時。比如：在中斷程序
設(shè)計時需要設(shè)置中斷向量表，向量表中空間有限用C語言語句有困難，且需向量表要在
內(nèi)存中精確定位，這時可將設(shè)置中斷向量表的部分用匯編語言代替。
-當需要繞開C編譯器的規(guī)定，進行特殊操作時。比如：C語言規(guī)定，程序不能訪問程序
代碼區(qū)，而系統(tǒng)功能需要進行類似訪問時可采用限制較小的匯編語言程序設(shè)計。
-當需要提高模塊的效率(包括空間上和時間上兩方面的)，而C語言程序無法達到要求時。
5．實驗程序解釋
實驗程序提供了一個使用C與匯編程序混合編程的實例，是一個用匯編語言模塊優(yōu)化自
己編制的應(yīng)用程序的實例。
首先是一個純用C語言開發(fā)的工程，再根據(jù)假設(shè)，需要將其中一個模塊改造成用匯編語
言模塊優(yōu)化的模塊。通過實驗過程，用戶可充分了解混合編程可以采取的步驟和方法。
三． 實驗設(shè)備
計算機，ICETEK-F2812-EDU實驗箱（或ICETEK 仿真器+ICETEK-F2812-A系統(tǒng)板+相關(guān)連
線及電源）。
四．實驗內(nèi)容與步驟
1．實驗準備
-設(shè)置軟件仿真模式，參看：第一部分、四、1。
-啟動CCS。
2．打開工程、瀏覽程序內(nèi)容、編譯生成和下載可執(zhí)行代碼、
(1)打開工程：選擇菜單Project->Open…，選擇打開工程文件
C:\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\lab0104-CAsm\CASM.pjt
(2)展開工程管理窗口中CASM工程，雙擊Source下的CProgram.c項，打開CProgram.c源
程序窗口?？梢钥吹剑绦蛲瓿闪艘粋€簡單的運算，它先開設(shè)了三個全局變量x、y、z，
然后分別給x 和y賦初值，再在循環(huán)中計算x+y，結(jié)果賦值給z。
(3)編譯并下載程序(如圖4-1 所示)：
此設(shè)置完成在每次編譯完成后將程序自動下載到DSP上。
選擇菜單Project->Build All，編譯、連接和下載程序。
(4)運行程序，觀察結(jié)果：在程序中有“在此加軟件斷點”注釋的語句上加軟件斷點；將變
量z 加入變量觀察窗口（watch window）；運行程序到斷點，觀察變量z 的結(jié)果值。

圖4-1 設(shè)置自動下載out文件
3．修改程序
(1)修改算法部分成單獨子程序：假設(shè)在循環(huán)中進行的運算是需要用匯編語言程序模塊優(yōu)化
的部分。首先將“z=x+y;”語句修改成“z=add(x,y);”，在程序頭上，變量定義之前加上一
行“int add(int a,int b);”，在程序末尾，添加如下子程序：
int add(int a,int b)
{
return(a+b);
}
如此，將算法搬移到一個C語言的子程序模塊中實現(xiàn)。修改完成后，可以編譯、下載、
運行到斷點，觀察運行結(jié)果，判斷是否子程序能完全與原程序一樣完成算法。
(2)將子程序移入add.c：打開一個新的空的源文件窗口，將main函數(shù)后的子程序復(fù)制到窗口
中；注釋main函數(shù)后面的子程序(在子程序前一行加“/*”，在子程序結(jié)尾行后加“*/”)；
將新窗口中的內(nèi)容保存為文件add.c。
(3)將add.c加入工程，編譯、下載、運行，檢查結(jié)果，保證運算無誤。
(4)選擇菜單Project->Build Options…，進行如下設(shè)置(如圖4-2所示)：
(5)重新編譯工程；打開
C:\ICETEK-F2812-A-EDUlab\DSP281x_examples\lab0104-CAsm\add.asm；在其中的“.line
2”行、“.line3”行、“.line 4”行頭上分別加分號，即注釋這3 個語句。

圖4-2 參數(shù)設(shè)置
(6)將工程中的add.c換成add.asm：在工程管理窗口中用鼠標右鍵單擊add.c，選擇“Remove
from Project”；用鼠標右鍵單擊CASM.pjt，選擇“Add Files to Project…”，選擇
C:\ICETEK-F2812-EDULab\Lab0104-CASM\add.asm。
(7)重新編譯、下載、運行程序并觀察結(jié)果。由于add.asm是CCS編譯器從add.c編譯得來的，
下面要做的就是手工調(diào)整add.asm中的匯編代碼，從而實現(xiàn)優(yōu)化處理。
4．退出CCS
五．預(yù)習(xí)要求
1．了解純C語言程序工程和匯編語言程序工程結(jié)構(gòu)
2．了解混合編程的方法。
六．注意事項
1．在匯編程序中使用其他C語言模塊中定義的變量或函數(shù)名稱時，需要在引用的名稱前加一
下劃線。如：C中定義的變量為x，在匯編中引用時要用_x。
2．匯編語言寫的子程序需要符合C語言的調(diào)用規(guī)則，尤其是在默認的輔助寄存器使用上和棧
的使用上要求兼容。
3．在匯編語言模塊中，需要編程者自己消除流水線沖突。
4．在使用內(nèi)嵌匯編技術(shù)時，需要考慮以下內(nèi)容：
a. 要非常小心地處理，以免破壞C語言操作環(huán)境。編譯器在遇到內(nèi)嵌匯編語句時，不會
對其中的匯編語句進行分析處理。
b．避免從內(nèi)嵌匯編語句跳轉(zhuǎn)到C語言模塊中，那將極容易造成寄存器使用上的混亂，從而產(chǎn)生難以預(yù)料的結(jié)果。
c．不要在內(nèi)嵌匯編語句中改變C語言模塊中變量的值，但可以安全地讀取它們的值。
d．在匯編程序中不要使用內(nèi)嵌匯編。
七．思考題
使用混合編程法完成計算sin(2.3π)+cos(1.7π)的值。
八．實驗報告要求
1．說明修改程序的方法和前后順序
2．說明重新編譯的方法和結(jié)果的觀察情況