维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论文 在ＴＭＳ３２０Ｃ２８ｘ ＤＳＰ中 创建Ｃ语言可调用的汇编程序 李志一 摘要：ＴＭＳ３２０Ｃ２８ｘＤＳＰ，￣片是ＴＩ－公司Ｃ２０００，￣．列定点ＤｓＰ芯片的最新型号。本文举 例讨论了在开发该型号芯片程序时的三种创建ｃ语言可调用汇编程序的方法。最后 对三种方法的利弊进行了比较。 关键词：数字信号处理ｃ编译器ｓｈｅｌｌ程序交叉列表 １引言 ＴＪ公司推出的Ｃ２０００系列ＤＳＰ是广泛应用在数字马达控制、工业自动化、电力转 换等领域的高性价比定点ＤＳＰ。该公司新推出的ＴＭＳ３２０Ｃ２８ｘ系列是目前Ｃ２０００系列中 最先进的３２位定点ＤＳＰ芯片，它不但运行速度高，处理功能强大，而且具有丰富的片 内外围设备，非常便于接口和模块化的设计。为了配合其强大的３２位定点运算功能，该 型芯片增加了堆栈寻址方式，丰富了ＤＳＰ汇编指令集。然而，由于该型号芯片较新，目 前国内掌握该型号芯片的开发设计技术的人员不多，相关的技术资料较少，要迅速掌握 该型芯片的汇编语言有一定难度，所以，采用ｃ语言对其开发是事半功倍的方法。 如何快速、简便地产生正确的可供ｃ语言调用汇编代码模块，是开发ＴＭＳ３２０Ｃ２８ｘ 一个共性难题，也是本文探讨的重点内容。 ２创建一个ｃ语言可调用的汇编语言程序 ２．１必要性 ＤＳＰ芯片的设计开发包括硬件和软件两个方面。在软件方面，用ＤＳＰ芯片的汇编 语言编写程序是一件比较繁杂的事情，一般说来，不同公司不同类型的ＤＳＰ芯片的汇编 指令是不同的。所以，用汇编语言开发基于ＤＳＰ芯片的产品的周期较长，而且程序的可 读性、可移植性相对高级语言来说较差，这对于软件的修改升级是十分困难的。因此， 各个ＤＳＰ芯片公司都推出了相应的高级语言（如Ｃ语言）编译器，使得ＤＳＰ芯片的软件 可以直接用高级语言编写，从而令ＤＳＰ芯片的开发周期大大缩短，程序的修改、移植也 变得相对简单。 但是在某些情形下，Ｃ代码的效率还是无法与手工编写的汇编代码的效率相比。即 使是最佳的 编译器也无法在所有情况下最优最合理地利用ＤＳＰ芯片提供的各种资源。 特别是在某 实时性要求较高的场合（如高速的ＡＤ转换），用Ｃ语言编写的代码往往 ３９ 维普资讯 http://www.cqvip.com 电信技术研究 ２００６年第５期 存在大量多余的代码，从而降低了代码执行的效率，影响了程序的实时性。此外，用Ｃ 语言实现对ＤＳＰ芯片的某些硬件控制也不如汇编方便，有些甚至无法用Ｃ语言实现。 因此，大多数情况下ＤＳＰ芯片的软件开发往往需要用Ｃ语言与汇编语言相结合的 混合编程方法来实现。 ２．２ Ｃ与汇编语言混合编程方法 Ｃ语言与汇编语言相结合的混合编程主要有以下三种方法： （１）分别单独编写Ｃ语言、汇编语言源代码，分别编译、汇编成各自的目标代码 模块；然后用链接器将Ｃ模块和汇编模块链接起来。 （２）直接在Ｃ语言源程序中嵌入汇编语言。 （３）对Ｃ语言源程序进行编译，生成相应的汇编程序，然后对汇编程序手工优化、 修改。 无论采用何种方法，均要保证汇编模块不会破坏Ｃ语言模块的运行环境。当用Ｃ 语言调用汇编时，汇编语言必须保护所有Ｃ语言函数用到的寄存器。 ２．２．１方法一 使用该方法时，Ｃ语言和汇编语言之间是依靠一些全局“符号”结合在一起的。汇编 程序中出现的一些变量（符号）应在Ｃ语言中声明过。见以下例子： ＷＤＤＩＳＡＢＬＥ．ｓｅｔ Ｉ —．ｒｅｆ Ｃ ｉｎｔ００ ．ｓｅｃｔ”ｃｏｄｅＳｔａｒｔ” ．ｉｆ ＷＤ ＤＩＳＡＢＬＥ＝＝ｌ ＬＢ ｗｄ ｄｉｓａｂｌｅ ．ｅｌｓｅ ＬＢ Ｃ ｉｎｔＯ０ ．ｅｎｄｉｆ ．ｉｆ ＷＤ ＤＩＳＡＢＬＥ＝＝１ ．ｔｅｘｔ ｗｄ ｄｉｓａｂｌｅ： ＳＥＴＣ ＯＢＪＭＯＤＥ ＥＡＬＬＯＷ ＭＯＶＺ ＤＥ＃７０２９ｈ＞＞６ ＭＯＶ＠７０２９ｈ，＃００６８ｈ ＥＤＩＳ ＬＢ Ｃ ｉｎｔ００ ．ｅｎｄｉｆ ．ｅｎｄ 上述汇编例程是在ＤＳＰ芯片启动后，在代码开始阶段用汇编语言写的用来关闭看门 狗模块的代码，代码中符号＿ｃｉｎｔ００是将程序最终引向Ｃ语言ｍａｉｎ（）函数的传递符号。 ４０ 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论文 ｃ—ｉｎｔＯ０是由Ｔｌ公司随Ｃ２０００系列ＤＳＰ芯片发布的ｒｔｓ２ｘｘ．１ｉｂ目标文件库（包含了针 对ＴＭＳ３２０Ｃ２ｘｘ系列ＤＳＰ的ＡＮＳＩ标准运行支持函数及编译公用程序函数）中定义的函 数符号。在汇编语言中，调用Ｃ语言中函数符号、变量符号时，在符号前应加入“．＿”符。 以下是汇编后的截图。 一一一一一一一一一一一一一一 一一一一一一一一 ▲ ～ 曩｝Ｅ８０００ ～ｔｅｘｔ ｔｅｘｔ一，Ｃｏｄｅ Ｓｔｏｒｔ．ａｓｍ：３４：４６５，ｗｄ—ｄｉｓａｂ１ｅ： 摩３ＥＢ口００ ５６ＩＦ ＳＥＴＣ ＯＢＪＭＯＤＥ ． ３Ｅ８００ｌ ７６２２ ＥＡＬＬＯＷ — ３Ｅ８００２ Ｂ９Ｃ０ Ｍ０ＶＺ ＤＰ， ４４８ ３Ｅ８００３ ２８２９ ＭＯＶ 皂４ １，＃Ｏｘ００６８ ３Ｅ８００５ ７６ｌＡ ＥＤＩＳ ＦＲ００６ ００７Ｆ ＬＢ ｃ ｉｎｔ００ 芏闭善门置 Ｆ； 业盎｝莓ＩＩ ：ｎ＋ｎｎ＾ ，｝ 三ＬＪ 一一一—一 一 一 进入ｃ—ｉｎｔＯ０函数代码，并最终进入Ｃ语言的ｍａｉｎ（）主函数： 妇 ｌ ｝ 一 ３ＥＦＢＥ９ ６Ｆ０５ ＳＢ ５，ＵＮＣ ３ＥＦＢＥＡ ８Ｆ３Ｆ ＭＯＶＬ ＸＡＲ４， ０ｘ３ＦＦＦＦＦ ３ＥＦＢＥＣ ９２Ｃ４ ＭＯＶ ＡＬ，－＋ＸＡＲ４【０】 ３ＥＦＢＥＤ ＤＣ０２ ＡＤＤＢ ＸＡＲ４， ２ ３Ｅ ＦＢ ＥＥ ７６７ＥＬＣ～—一——Ｒ一 ，ｌ ｍｏ ｉｎ 跳转入Ｃ语言的ｍａｉｎｆ１主函数 ｌ 由以上各图我们可以清楚的看到“符号”在将汇编语言和Ｃ语言结合在一起是如何 起作用的。 下面我们再举一例，看如何单独书写一段’汇编程序，然后将其变成可供Ｃ语言调用 的函数。见下列汇编代码： ．ｄｅｆＤｅｌａｙＵＳ —．ｔｅｘｔ ＤｅｌａｙＵＳ： ＲＰＴ≠｝１４３ Ｉ ＩＮＯＰ ＳＵＢＢ ＡＣＣ．≠｝１ ＢＦＤｅｌａｙＵＳ，ＧＴ —ＬＲＥＴＲ ．ｅｎｄ ４１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 电信技术研究 ２００６年第５期 这是一段用于产生ｕｓ延时的汇编程序，且又有如下一段Ｃ语言程序调用Ｄｅｌａｙ ｕｓ 函数： ｅｘｔｅｒｎ ｖｏｉｄ Ｄｅｌａｙｕｓ（ｉｎｔ）； ＿ｍａｉｎ（） ｛ｉｎｔｘ； ｘ＝５： Ｄｅｌａｙｕｓ（ｘ）； ｝ 竹 即印即即 一即即印即 模块中被声明成外部函数来调用。编译链接后，导入ＤＳＰ芯片执行情况如下图： ～明叭 盯 Ｍ 船 由上面程序所示，在汇编模块中声明并定义的全局变量符－￣－＿Ｄｅｌａｙ＿ｕｓ，在Ｃ语言 一 旺 ％ ¨ 臻奄囊 。 ～” 叩 ～叩叭∞ ｍ 肿肿 嗨Ⅷｖ ～舯刚：若 ．ＰＲ 明 盯 ； 舅 ‘ ｍ …一 ・ 即子函数Ｄｅｌａｙ ｕｓ（ｉｎｔ） ｉ Ｑ ｊ ．ｕ晏正 丑王 ＡＣＣ． １ Ｄｅｌａｙｕｓ．ａｓｍ：１７：２７５．ＧＴ ＿从图中可以看到Ｃ语言是如何通过“符号”调用汇编模块的。 ２．２．２方法二 直接在Ｃ语言中嵌入汇编语句时，书写有特殊的语法，见下面例子： ａｓｍ（”ＡＮＤ ＩＦＲ，＃ＯｘＯ”）； ／ 清ＣＰＵ级中断的ＩＮＴ１，ＩＮＴ９ ／ ａｓｍ（”ＯＲ ＩＥＲ，＃Ｏｘｌ ０ ； 使能ＣＰＵ级中断的ＩＮＴ１，ＩＮＴ９ ／ ‘ ａｓｍ（”ＣＬＲＣ ＩＮＴＭ”）； ／ 开所有可屏蔽中断 ／ 如例子语句所示，在Ｃ语言中直接用ａｓｍ语句即可嵌入汇编语句，这样在ＤＳＰ的Ｃ 编译器编译Ｃ语言时，编译器直接将汇编代码汇编进目标代码。 下图是编译后产生的汇编语言目标代码截图。 ｊ 图可以清楚地看到Ｃ编译器是如何将Ｃ语言中嵌入的汇编语句编译在程序中的。 ４２ 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论文 ２．２．３方法三 在方法一的第二个例子中，我们单独写了一段汇编程序，然后在Ｃ程序中对其进行 了调用。这种方式需要分别对ｃ代码、汇编代码进行调试，需要对汇编指令集有较深入 的了解，所以开发周期较长调试代码工作繁琐，且容易出错。于是我们还可以通过另一 方法来实现上述目的： 首先，用ｃ语言书写可被ｃ语言主函数调用的子函数，即这段ｃ语言程序是为了 生成最后的汇编模块的ｓｈｅｌｌ程序（外壳程序）；接着通过ｃ编译器编译ｓｈｅｌｌ程序，产生 带交叉引用列表的汇编程序；然后再对产生的汇编程序手工修改、优化，生成一个可供 ｃ语言调用的汇编函数模块；最后，在ｃ语言主函数中调用这个汇编函数模块。 这是一种快速简便的方法，无需对汇编指令集深入的了解，且容易生成正确、高效 的汇编代码，但在修改、优化带交叉引用列表的汇编程序时应注意不能破坏ｃ语言的运 行环境。下面举例对这一方法进行讨论： 第一步：有如下ｃ语言的子函数（ｓｈｅｌｌ程序）要被主函数调用 ｅｌｔｔｅｒｌｌ ｉａｔ￣ａｍｐｌｅ（ｉｎｔ，ｉｎｔ，ｉｎｔ）； ｉａｔ ｍ，ａ，ｂ，ｃ； －Ｊ｛ 一ｊ ｌｌＲｉｌ ｎ（） ａ ： ｂ。 ： Ｃ ： 主函数 ，ｌ ～ ｍ—ｅｘａｍｐｌｅ（ａ，ｂ，ｃ１； ：～ 上ｉ ｉｎｔ ｅｘａｍｐｌｅ（ｉｎｔ ｘ，ｉｎｔ ｙ，ｉａｔ ｚ） ： ｉａｔ ｎ； ｎ＝ｘ＋ｙ－ｚ： ｌ￣ａｔｌｌｒａ（ｎ）： ’ 主函数（ｓｈｅＩｌ程序） ｊ ● 第二步：要产生带交叉引用列表的汇编程序，必须对ｃ编译器环境进行一些配置，这里 作者使用的是ＴＩ公司发布的ＣＣＳ３．１集成开发环境： （１）在ＣＣＳ中建立一个工程，如ｃｃａｌｌａｓｍ．ｐｊｔ。 （２）向工程中添加链接命令文件１２８１２ｎｏｎＢＩＯＳｒａｍ．ｃｍｄ、库文件ｒｔｓ２８００一ｍ１．１ｉｂ、 一—需要的头文件．ｈ，等等必须文件。 （３）将主函数文件Ｃ ｃａｌｌ ａｓｍ．Ｃ、ｓｈｅｌｌ程序文件ｅｘａｍｐｌｅ．Ｃ加入工程。 （４）配置编译器选项，即在Ｂｕｉｌｄ Ｏｐｔｉｏｎｓ对话框中设置选项。产生带交叉引用列 表的汇编程序使用了．ｋ、．ＳＳ、．ａｌ、．ｄ，，ＬＡＲＧＥ ＭＯＤＥＬ”、．ｍｌ、．ｖ２８等选项。其中： 一ｋ 保留汇编文件 －ＳＳ 对汇编源程序和Ｃ进行内部列表； 产生汇编语言列表文件； ＭＯＤＥＬ”和－ｍ ｌ选项是选择大存储模式，是选择Ｃ２８ｘｘ为目标机的默认 ｖ２８选择Ｃ２８ｘｘ为目标机； －ａｌ －－ＬＡＲＧＥ选项。 ４３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 电信技术研究 ２００６年第５期 （５）编译后产生带交叉引用列表的汇编程序 第三步：修改、优化交叉引用列表汇编程序： 编译器编译后的交叉引用列表程序如上面二图所示，黄色部分为一些注释和函数符 号调试信息。去掉程序中的黄色部分，剩下的程序如下图所示： 对剩下的程序进行优化。因为程序用ＡＲ４，ＡＬ，ＡＨ传递函数的参数，所以可以不 用堆栈寻址方式。于是程序被进一步优化，如下图： 第四步：在Ｃ语言主函数中调用这个汇编函数模块 ４４ 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论文 保存该汇编程序为ｅｘａｍｐｌｅｏｐｔｉｍｉｚｅ．ａｓｍ文件。将原工程中的ｅｘａｍｐｌｅ．Ｃ文件从工 ＿程中移除，并将ｅｘａｍｐｌｅｏｐｔｉｍｉｚｅ．ａｓｍ文件添加进工程，重新编译并链接程序。运行程 ＿序如下： ３，Ｊ、结 使用第一种方法时，必须遵循ＤＳＰ有关的调用规则和寄存器规则，以保证汇编模块 不破坏Ｃ语言的运行环境。特别是在用汇编语言写中断程序服务子程序时，必须保护Ｃ 语言环境中用到的所有寄存器。这需要熟悉芯片的硬件资源，掌握大量的汇编指令集。 因此开发效率较低，且代码容易出错。但是这种方法可以产生执行效率较高的代码，有 利于程序的实时性能。 第二种方法可以在Ｃ语言程序中实现一些Ｃ语言无法实现的对硬件的控制功能，如 修改中断寄存器、使中断使能或无效、读取状态寄存器和中断标志寄存器等等功能。但 是这种方法容易破坏Ｃ语言的运行环境，而且采用这种方法后，对程序编译时不能采用 优化功能，否则将使程序产生不可预知的结果 第三种方法其实是快速正确地实现第一种方案的另一种方法，它能较好的避免采用 第一种方案时的缺点，但在优化程序时仍要注意不能破坏Ｃ语言的运行环境。 综上所述，三种在Ｃ语言中调用汇编的方法各有利弊。在不同的情况下，我们应根 据程序的需求选用适当的方法。 参考文献 ｆ １ １ ＴＭ￥３２０Ｆ／Ｃ２４ｘ ＤＳＰ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ Ｒｅｒｅｔｒｉｃｅ Ｇｕｉｄｅ：ＣＰＵ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ．Ｌｉｔｅｒａｙｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ：ＳＰＲＵ １ ６０Ｃ．Ｊｕｎｅ １ ９９９ ［２１ ＴＭＳ３２０Ｃ １ ｘ／Ｃ２ｘ／Ｃ２ｘｘ／Ｃ５ｘ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌａｎｇｕａｇｅ Ｔｏｏｌｓ Ｕｓｅｒ’Ｓ Ｇｕｉｄｅ．Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ： ＳＰＲＵＯ１８Ｄ．１９９５ ［３】ＴＭＳ３２０Ｃ２ｘ／Ｃ２ｘｘ／５ｘ ０ｐｔｉｍｉｚｉｎｇ Ｃ Ｃｏｍｐｉｌｅｒ Ｕｓｅｒ’Ｓ Ｇｕｉｄｅ．Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ： ＳＰＲＵ０２４Ｅ，Ａｕｇｕ￣１ ９９９ ［４】Ａｎ Ｅａｓｙ Ｗａｙ ｏｆ Ｃｒｅａｔｉｎｇ ａ Ｃ—ｃａｌｌａｂｌｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ＴＭＳ３２０Ｃ２８ｘ ＤＳＰ． Ｉ ｉｔｃｒａｔｕｒｅ Ｎｕｍｂｅｒ：ＳＰＲＡ８０６．Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００ １ ４５