引言

　　大家在開發(fā)嵌入式產(chǎn)品時首先會想到用控制器的匯編語言編寫監(jiān)控程序,，主要原因是：①匯編語言生成的程序?qū)?yīng)的二進(jìn)制代碼少，程序執(zhí)行要比高級語言生成的程序快,；②控制器剛問世時，沒有相應(yīng)的高級語言可供使用,；③存儲器的價格問題和尋址空間的限制,。

　　以上所述問題目前已基本解決，在這就不闡述了,。實(shí)際情況是：在單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域,，開發(fā)者已開始使用C語言進(jìn)行開發(fā)。大家發(fā)現(xiàn)用高級語言開發(fā)嵌入式產(chǎn)品是如此輕松,，并且C語言程序編譯后的二進(jìn)制代碼也非常短小精練,。

　　目前使用最多的數(shù)字信號處理器（DSP）是美國TI公司的TMS320家族，而工業(yè)控制上用得最多的又是TMS320F2XX系列。TI公司為每一個DSP芯片提供了匯編語言和C語言供開發(fā)者選用,。本人一直使用C語言進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā),，而目前很少見到這方面的介紹、所以特撰此文,，以TMS320F240為例,，向各位同行推薦用C語言開發(fā)DSP嵌入式系統(tǒng)。

　　1 DSP的C語言的特殊性

　　大家在使用51系列C語言時已經(jīng)注意到,，控制器的C語言和PC機(jī)上使用的C有一個顯著的特點(diǎn)：經(jīng)常要對硬件操作，程序中有大量針對控制器內(nèi)部資源進(jìn)行操作的語句,。所以,，開

發(fā)者要明白怎樣用C語言來操縱控制器的內(nèi)部資源，即怎樣用C語句操作寄存器和內(nèi)部存儲器等,。

　　舉個例子：在51匯編中我們寫 MOV A,，＃20H；匯編程序能夠識別A是指累加器,；而在51的C程序中我們寫ACC＝32,；，編譯器能夠識別ACC是指累加器而不是一般的變量,。即每一個寄存器都有一個專有名字供開發(fā)者使用,，它們定義在一個頭文件reg51．h中，程序員只需在程序的開始部分用＃include“reg51．h”語句將該文件包含進(jìn)來即可,。注意：這些寄存器的名字不能用作變量名,。

　　同樣，在TMS320F240的C語言中也有一個頭文件C240．H定義各個寄存器的名稱,，這里摘錄幾條語句進(jìn)行介紹,。

　　比如：＃define IMR（（PORT）0x0004）

　　＃define XINTI＿CR（（PORT） 0x07070）

　　IMR,、XINT1_CR就對應(yīng)兩個寄存器,，實(shí)際是寄存器的地址，用高級語言的說法是指針,。我們也在程序的開始部分用＃include“c240．h”語句將該文件包含進(jìn)來,。這樣，在DSP的C語言中使用它們只需在前面加一個星號（*）,，例如,，

　　*IMR＝0X1010；/*將十六進(jìn)制數(shù)1010H賦給IMR寄存器*/

　　*XINT1_CR＝0X0A0B0,；/*將十六進(jìn)制數(shù)A0B0H賦給XINT1＿CR寄存器*/

　　開發(fā)者最好將c240．h這個文件打印出來,，弄清楚各個寄存器的定義名稱。至于不涉及硬件的語法和ANSI語法一樣。需要注意的是,，有些ANSI標(biāo)準(zhǔn)中的函數(shù)在DSP的編譯器中不提供,，讀者可以參考DSP編譯器的C語言手冊。搞清楚了這些特殊性,，由匯編語言轉(zhuǎn)到C語言開發(fā)是很容易的事,。當(dāng)然，沒有匯編語言編程基礎(chǔ)的人同樣可以用C語言開發(fā)DSP應(yīng)用系統(tǒng),。

　　有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的C語言編程可參考《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》2001年1~6期《嵌入式C編程技術(shù)》,，本文不作討論。下面只針對以TMS320F240芯片為處理器的嵌入式C語言編程進(jìn)行闡述,，希望能夠指導(dǎo)讀者進(jìn)行具體操作,。

　　2 TMS320F240芯片的C語言開發(fā)過程

　　簡單地說，整個過程包括以下5個步驟：

　?、倬庉婥語言源程序,；

　　②編譯源程序（注意編譯參數(shù)）,；

　?、坻溄幽繕?biāo)文件（注意用CMD文件）；

　?、茉诰€仿真,；

　　⑤固化程序,。

　　2．1源程序的編輯

　　可以用任何一個編輯器書寫源程序,，如EDIT。NOTEPAD等,，最后以．C為后綴存盤,。源代碼可以寫在一個C文件中，也可寫在多個C文件中,；有些預(yù)定義變量和函數(shù)原型聲明可以集中放在一個頭文件中,。

　　注意事項(xiàng)：不要忘記在C程序的前面用 ＃in－clude “c240．h”將寄存器定義文件包括進(jìn)來。

　　2．2源程序的編譯

　　源程序編輯好后可以用DSPCL編譯程序進(jìn)行編譯,，生成OBJ文件,。

　　使用格式：DSPCL源文件名 參數(shù)

　　例如： DSPCL EX1．C－V2XX－GK－MN

　　常用參數(shù)的意義：

　　V2XX——表示C編譯器選擇處理器2XX系列；

　　GK——保留編譯生成的匯編文件（．ASM文件）,；

　　MN——進(jìn)行正常優(yōu)化,。

　　其它參數(shù)請參考DSP編譯器的手冊。如果有多個源文件分別編譯,，每一個源文件經(jīng)編譯后產(chǎn)生一個OBJ文件和ASM文件,。

　　2．3  目標(biāo)文件的鏈接

　　2．3．1 TI公司的COFF文件格式

　　TI公司新的匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件采用COFF（Common Object File Format）的目標(biāo)文件格式,。采用COFF格式有利于模塊化編程，為管理代碼段和目標(biāo)系統(tǒng)存儲器提供更加有力和靈活的方法,?；贑OFF格式編寫匯編程序或C語言程序時，不必為程序代碼和變量指定目標(biāo)地址,；為程序編寫和程序移植提供了極大的方便,。

　　COFF格式的基本思想是：鼓勵程序員在用匯編語言或C語言編程時運(yùn)用代碼塊和數(shù)據(jù)塊的概念。這種塊稱為SECTION,，是目標(biāo)文件中的最小單位,。

　　所有的塊分為兩大類：已初始化塊和未初始化塊。已初始化塊包含程序代碼和數(shù)據(jù),，未初始化塊是為未初始化的數(shù)據(jù)在存儲器中的保留塊,。C編譯器對C程序編譯后產(chǎn)生已初始化塊和未初始化塊，已初始化塊如．text塊,、．const塊、．cinit塊,；未初始化塊如．bss塊,。

　　舉個例子，當(dāng)程序員用C語句float data［100］,；定義一個數(shù)組時,，不需要指定這100個數(shù)組元素的具體位置，編譯器會在數(shù)據(jù)區(qū)預(yù)留所需空間,。到鏈接時鏈接器會具體定位,。

　　2.3.2  鏈接器對塊的處理

　　鏈接器對塊的處理有兩個功能：其一，將COFF目標(biāo)文件中的塊用來建立程序塊和數(shù)據(jù)塊,，并將這些塊組合成可以被DSP芯片執(zhí)行的COFF輸出模塊,；其二，鏈接器為輸出塊指定存儲位

置,。

　　鏈接器提供兩個命令實(shí)現(xiàn)上述功能：MEMORY和SECTIONS,。MEMORY命令定義目標(biāo)系統(tǒng)的存儲器，程序員可以定義每一塊存儲器并指定起始地址和長度,；SECTIONS命令用來定義輸入塊的組合和輸出塊在存儲器中的存放位置,。若不用MEMORY和SECTIONS命令，鏈接器采用缺省的分配算法,。推薦使用這兩個命令,，但要注意這兩個命令在CMD文件（鏈接器命令文件）中使用。

　　下面分析一個TMS320F240芯片的典型CMD文件,。（假設(shè)文件名 EX1．CMD,。）

　?。?）CMD文件的構(gòu)成及其詳細(xì)解釋

　　BOOT．OBJ  /*F240的中斷矢量表，參見后面的說明*/

　　EX1．OBJ  /*源程序編譯后對應(yīng)的目標(biāo)文件*/

　　/*若程序有多個目標(biāo)文件,，一塊寫在這里*/

　　-STACK 0X400       /*設(shè)定系統(tǒng)堆棧*/

　　-C                /*ROM初始化*/

　　-O EX1．OUT     /*輸出的文件名*/

　?。璏  EX1．MAP      /*輸出映像文件名*/

　　－L RTS2XX．LIB    /*漣接RTS2XX．LIB庫*/

　　MEMORY /*MEMORY命令規(guī)定系統(tǒng)的存儲器配置*/

　?。?/p>

  　PAGEO：ROM0：origin＝0000h,，length=003fh

　　/*FLASH ROM*/

　　PAGE0：ROM1：origin＝0040h，length＝0200h

　　/*FLASH ROM*/

　　PAGEO：ROM2：origin＝0240h,，length＝3000h

　　/*FLASH ROM*/

　　PAGE1：RAM_B2：origin=0060h,length＝0020h

　　/*內(nèi)部RAMB2*/

　　PAGE1：RAM_B1：origin＝0300h,，length=0100h

　　/*內(nèi)部RAM B1*/

　　PAGE1：RAM_B0：origin=0100h，length=0100h

　　/*內(nèi)部RAM B0*/

　　PAGE1：RAM_EX：origin=0d000h,，length=2800h

　　/*外部擴(kuò)展RAM*/

　　}

　　SECTIONS  /*SECTIONS命令規(guī)定了程序中塊的具體分配方法*/

　　{

　　.vectors：load＝ROM0  /*規(guī)定矢量表的存放位置*/

　　.cinit：load＝rom1   /*C初始化表的存放位置*/

　?。畉ext：    load＝ROM2   /*系統(tǒng)程序的存放位置*/

　　．bSS   load＝RAM＿B0    /*未初始化數(shù)據(jù)的存放位置*/

　　.const  load＝RAM_B1   *已初始化數(shù)據(jù)的存放位置*/

　?。?/p>

　?。?）TMS320F240鏈接時所需的中斷矢量表文件

　　TMS320F240的目標(biāo)文件在鏈接時要用到中斷矢量表。中斷矢量表用匯編語言編寫,，和具體的DSP芯片有關(guān),。假設(shè)TMS320F240的中斷矢量表對應(yīng)的匯編程序?yàn)锽OOT．ASM，匯編后的文件名為BOOT．OBJ,。

　　下面是一個典型的矢量表文件,。（假設(shè)程序名為BOOT．ASM。）

　?。畃ort /*定義中斷函數(shù)的名字*/

　　.globl＿c_int0 /*中斷0對應(yīng)的函數(shù)名*/

　?。甮lobl_c_int1    /*中斷1對應(yīng)的函數(shù)名，以下語句的意義相同*/

　?。甮lobl＿c＿int2   /*可以將中斷函數(shù)名看作中斷入口地址*/

　?。甮lobl_c_int3   /*矢量表的存放不需程序員干預(yù)*/

　　．globl_c_int4

　?。甮lobl_c_int5

　?。甮lobl_c_int6

　　．globl_c_int7

　?。甮lobl_c_int8

　　·sect“.vectors”/*用.sect命令自定義一個塊,，用于存放中斷矢量表*/

　　RSVE

CT B  _c_int0    /*中斷0發(fā)生后，程序的跳轉(zhuǎn)目的地址*/

　　INT1  B  _c_int1 /*中斷1發(fā)生后,，則跳到c_int1（）函數(shù)處*/

　　INT2  B  _c_int2 /*意義同上,，下同*/

　　INT3 B  _c_int3

　　INT4 B  _c_int4

　　INT5 B  _c_int5

　　INT6 B  _c_int6

　　用匯編器匯編該程序，命令形式：DSPABOOT．ASM－V2XX生成BOOT．OBJ文件供鏈接器使用,。這樣,，就可以按如下形式在C源程序中編寫中斷函數(shù)：

　　voidc_inx（） /*x為1~8中之一*/

　?。?/p>

　　中斷程序的C語句系列；

　?。?/p>

　　注意事項(xiàng)：c_int0（）是系統(tǒng)入口函數(shù),，用戶不能編寫。

　　經(jīng)過上面對命令文件（CMD文件）和中斷矢量表的介紹,，接下來可以鏈接命令文件來生成所需要的OUT文件供DSP芯片執(zhí)行或進(jìn)行軟仿真,。

　　命令形式：DSPLNK CMD文件名

　　例如：DSPLNK EX1．CMD

　　另一種情況是，不使用CMD文件,，使用缺省配置,，簡單介紹如下：

　　命令形式：DSPLNK OBJ文件名參數(shù)

　　例如：DSPLNK EX1．OBJ BOOT.OBJ－O XX1．OUT-M XX1．MAP

　　以上三步可以用圖1描述。

　　2.4程序的仿真

　　用EMURST仿真器復(fù)位命令

　　EMU2XXW EX1．OUT

　　載入COFF格式的二進(jìn)制代碼仿真運(yùn)行,。有關(guān)調(diào)試器的使用略,。

　　2．5程序的固化

　　程序仿真運(yùn)行正確后，需要固化到Flash ROM中,。TMS320F240內(nèi)部有16K字的Flash ROM可以用來固化程序,，而不需要外擴(kuò)EPROM（程序不大于16K字的情況下）。

　　TI公司提供有固化程序的軟件,，可以通過仿真器經(jīng)JTAG口將程序?qū)懭胄酒瑑?nèi),、目前發(fā)展了一種新的固化技術(shù)，可以通過串口寫入DSP芯片,，特別適合于現(xiàn)場調(diào)試。下面介紹通過JTAG口的固化方法,。

　　首先用EMURST命令復(fù)位調(diào)試器,，然后執(zhí)行下面三個批處理文件。

　　第一步,，執(zhí)行BCO．BAT批處理文件,，將FlashROM清除（CLEAR），使全為0,。

　　第二步,，執(zhí)行BE0．BAT批處理文件，將FlashROM擦除（ERASE）,，使全為1,。

　　（以上兩步不需要修改軟件包中自帶的這兩個BAT文件,。）

　　第三步,，執(zhí)行BP16K．BAT批處理文件，將自己的OUT文件寫入到DSP內(nèi)部的Flash ROM中,。執(zhí)行這一步之前,，要先修改BP16K,，BAT，將待寫入的OUT文件替換成自己的OUT文件,。下面看一下這個批處理文件,。假設(shè)軟件包的安裝目錄為C：\DSP，該目錄下有一個子目錄SRC,。

　　prg2xx－p240－m0x0006－w6src\c2xx_bpx．out要寫入的OUT文件

　　如果要將EX1．OUT寫入到DSP的Flash中,，則執(zhí)行下面的命令：

　　prg2xx－p240－m0x0006－w6src\c2xx_bpX．out c：\dsp\EX1.out

　　經(jīng)過以上步驟即完成了程序固化，可以將系統(tǒng)放到現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)了,。

　　注意：固化程序時,，CPU一定要工作在20MHz的頻率下。在SRC子目錄下有一個配置文件C240＿CFG．I,，讀者可以根據(jù)程序說明并結(jié)合自己系統(tǒng)的外部晶振頻率將CPU的工作頻率設(shè)為20MHz（寫入時的頻率）,。

　　本文以TMS320F240的開發(fā)為例，介紹了怎樣用C語言開發(fā)DSP系統(tǒng)的全過程,。希望對讀者會有所啟發(fā)和幫助,。

　　參考文獻(xiàn)

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