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TMS320C6000 DSP的混合编程研究

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发表于 2020-11-14 19:43:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
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TMS320C6xxx公共指令集:
       读取/存储类指令、算术运算类指令、逻辑与位运算类指令、搬移、跳转(程序转移)及空操作类指令等6种。
       由于C6000汇编语言的每一条指令只能在一定的功能单元执行,因此就形成了指令和功能单元之间的映射关系。一般而言,与乘法相关的指令在.M单元执行;需要产生数据存储器地址的指令在.D功能单元;算术逻辑运算大多在.S与.L单元执行。
       在书写汇编程序时可以以方括号对条件操作进行描述,方括号内是条件寄存器的名称,对C62xx/C67xx可以使用A1、A2、B0、B1和B2,而对于C64xx还可以增加使用A0寄存器作为条件寄存器。
       对C62xx/C67xx,双字节型数据的地址必须从偶数开始,即其地址最低位为0,4字节数据地址最低2位必须为0,分别称为半字、字边界。
       Little-Endian指数据的存储方式,即数据的高有效位存放在地址高位字节,低有效位存放在地址低有效位。数据存放的终结方式(EN)由芯片的相应管脚LENDIAN的电平决定,并反映在CSR寄存器的EN位。LENDIAN=1为小终端,LENDIAN=0为大终端。如0x0A48FE01
Table-1 Little-Endian
地址 内容
0x00000000 01
0x00000001 FE
0x00000002 48
0x00000003 0A

       如果运算结果超出了目的操作数字长所能表示数的范围,造成运算结果的高位丢失,使保存的运算结果不正确,称为溢出。
1、 寻址方式及Load/Store类指令
LDB/LD、LDBU/LDHU、STB/STH/STW,主要负责通用寄存器组与片内数据存储器之间交换数据。
2、 算术运算类指令
ADD/SUB、ADD2/SUB2、ADDU/SSUB、ADDK
3、 乘法运算类指令
SMPY/SMPYLH/SMPYHL
4、 逻辑和位域操作指令
AND/OR/XOR、NEG(求补码)、SHR/SHL(移位)、CMPEQ/CMPGT/CMPLT(比较)、
5、 搬移指令
搬移指令共有三个,MV/MVC/MVK,MV指令用于在通用寄存器之间传递数据,MVC指令用于在通用寄存器和控制寄存器之间传递数据,此条指令只能使用.S2功能单元,MVK指令用于把16位常数送入通用寄存器。在C6000指令集内,只能往寄存器送16位常数,可选择MVKH/MVKL指令向寄存器的高16位送数。
6、 程序转移指令
B .S1 LOOP
【资源对公共指令集底限制】表现在:指令在执行过程中会占用一定底资源,并行执行的指令所需资源不能冲突,在同一周期内不能有2条指令对同一寄存器执行写操作,具体编写汇编程序时要考虑到DSP的8个功能单元、2个读取数据通道(LD1、LD2)、2个通用寄存器组(A、B)、2个数据存储通路(ST1、ST2)、2个寄存器交叉通路(1X、2X)、2个数据寻址通路(DA1、DA2)相互之间的制约关系。

TMS320C6000流水线概述:
       对于微处理器来说,每隔一周期即可进入1条新指令,这样在同一时间内,就有多条指令交替地在不同部件内处理,这种工作方式称为“流水线”(pipeline)工作方式。即取指、译指、执行同时进行。

short pa[10] = {0}, pb[10] = {0};
void main()
{
       int i = 0,sum = 0;

       for(i=0; i< 10; i++)
       {
              sum +=pa*pb;
       }
}
SP表示基址
80001BA0 07BD09C2                    SUB.D2        SP,0x8,SP                    指针入栈
80001BA4 01800040           MVK.D1        0,A3                            0送入通用寄存器A3
80001BA8 01BC22F5          STW.D2T1      A3,*+SP[0x1] 将A3内容送入[SP+4]=0(i = 0)
80001BAC 0200002A ||        MVK.S2        0x0000,B4             0送入通用寄存器B4
80001BB0 023C42F6           STW.D2T2      B4,*+SP[0x2] 将B4的内容送入[SP+8]=0(sum = 0)
80001BB4 00002000            NOP           2     二周期空操作
80001BB8 02000042            MVK.D2       0,B4        0送入B4
80001BBC 001148DA           CMPGT.L2     10,B4,B0 比较10和B4的大小,结果送入B0
80001BC0 30178120     [!B0]  BNOP.S1       L2,4        若B0为0,跳转到L2执行
80001BC4 023C22F6            STW.D2T2     B4,*+SP[0x1]       将B4送入内存[SP+4]=0
80001BC8          L1:
80001BC8 019018F1            OR.D1X        0,B4,A3   //B4与0“或”结果送入A3
80001BCC 0280CC2B ||        MVK.S2        0x0198,B5       //B5=0x0198
80001BD0 0200D828 ||         MVK.S1        0x01b0,A4       //A4=0x01b0
80001BD4 02389AB1            ADD.D1X       A4,DP,A4
80001BD8 02B8A842 ||         ADD.D2        DP,B5,B5
80001BDC 01906A45            LDH.D1T1      *+A4[A3],A3 //A3=pb[A3]
80001BE0 02148AC6 ||         LDH.D2T2      *+B5[B4],B4 //B4=pa[B4]
80001BE4 00002000             NOP           2
80001BE8 02BC42E6            LDW.D2T2      *+SP[0x2],B5 //去sum放入B5
80001BEC 00000000             NOP         
80001BF0 01907C80             MPY.M1X      A3,B4,A3 //
80001BF4 00002000             NOP           2
80001BF8 020CBAB2           ADD.D2X       B5,A3,B4 //sum = pa*pb[is]
80001BFC 023C42F6            STW.D2T2      B4,*+SP[0x2] //结果sum存入[SP+8]
80001C00 00002000             NOP           2
80001C04 023C22E6            LDW.D2T2      *+SP[0x1],B4 //令B4 = i
80001C08 00006000             NOP           4
80001C0C 02102942            ADD.D2        B4,0x1,B4 //完成i++功能
80001C10 001148DA            CMPGT.L2     10,B4,B0//比较10和B4,大小结果放入B0
80001C14 2FF28120     [ B0]  BNOP.S1       L1,4 //若10>i继续循环L1
80001C18 023C22F6            STW.D2T2      B4,*+SP[0x1] //且i值存入[SP+4]
80001C1C          L2:
80001C1C 008C8362            BNOP.S2        B3,4
80001C20 07BD0942            ADD.D2        SP,0x8,SP //SP指针出栈
80001C24 00000000            NOP              
80001C28 00000000            NOP         
80001C2C 00000000            NOP         
80001C30 00000000            NOP         
80001C34 00000000            NOP         
80001C38 00000000            NOP         
80001C3C 00000000            NOP         

中断向量表设置:
用C语言编写的中断服务程序主要由以下四步组成:
(1)选择中断源并编写中断服务程序(interrupt service routine);
(2)创建并初始化中断向量表(interrupt vectortable);
(3)通过设置相关中断控制寄存器来使能中断;
(4)通过编写连接器命令文件(linker commandfile)来完成程序各个段的连接。

C程序的基本结构:
1. 主程序main.c C程序的入口点
2. 链接命令文件.cmd  
这个文件包含了DSP和目标板的存储器空间的定义,以及数据段,代码段是如何分配到这些空间的。
3. C运行库文件rst6000.lib
如果用户程序是准备写进EPROM并在上电后运行,则还要包括.asm文件,该文件的代码将作为IST(中断服务表),并且必须被.cmd文件分配在地址0。DSP在复位后首先跳转到0地址,执行复位中断,而该复位中断对应的代码要跳转到_c_int00函数,来完成诸如堆栈的初始化,全局变量等操作,接着执行用户main()函数。
       全局变量和静态变量被分配在.bss段中,并且在小模式下,.bss段要小于32k,也就是说程序成定义的全局变量和静态变量所占用的空间不能超过32k。对变量采用直接寻址,而在大模式下没有限制,对变量的访问采用间接寻址,速度较慢。
      
C程序与线性汇编的混合编程:
       在后缀名为.sa的文件中书写线性汇编程序如下:
              .global _add2             ;申明全局函数add2
_add2:     .cproc a,b                 ;.cproc与.endproc标明这之间是汇编优化器所处理的内容
              .reg sum               ;
              ADD a,b,sum          ;sum = a + b
              .return sum        ;
              .endproc               ;
C调用
int add2(int ai, int bi);
main()
{
       int c_result = add2(1,2);
       printf(“The add result = %d”, c_result);
}

关键字volatile的使用:
1. 汇编语言对volatile的解释
main()
{
        int nsize_t = 0;
        int nsize_l = nsize_t;
}
SUB.D2    SP,0x8,SP
MVK.D2 0,B4
STW.D2T2 B4,*+SP[0x1]
NOP        2
STW.D2T2 B4,*+SP[0x2];没有取地址操作数
NOP        2
main()
{
        volatile int nsize_t = 0;
        int nsize_l = nsize_t;
}
SUB.D2    SP,0x8,SP
MVK.D2 0,B4
STW.D2T2 B4,*+SP[0x1]
NOP        2
LDW.D2T2 *+SP[0x1],B4;取地址操作数
NOP        4
STW.D2T2 B4,*+SP[0x2]
NOP                     2


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