数字信号处理方法与实现
贺知明 副教授
电子科技大学
四川 ?成都
SHARC系列 DSP开发工具与软件设计
? 开发工具
? VisualDSP介绍
? DSP汇编语言程序设计
? DSP高级语言程序设计
? 汇编与高级语言的接口
? 链接描述文件
? 集成开发调试环境（ IDDE）
开发工具
? 硬件开发工具,
EZ-ICE（ In-Circuit Emulator，硬件仿真器）
通过 JTAG仿真测试口连接，管理目标处理器
EZ-kit lite（工具包）
主要包括评估板（通过串口或 USB与 PC连接）
? 软件开发工具, VisualDSP
使用开发工具的流程 （ 1）
? 系统框架描述，任务分析及确定，定义目
标系统，编写系统结构文件（,ldf，链接描
述文件）
? 产生程序代码
C源文件（,C）
汇编源文件（,ASM）
库文件
标准
编译
器或
汇编
器
工程文件
（,dpj）
链接器
链接描述文
件（,ldf）
可执行文件
（,dxe）
使用开发工具的流程（ 2）
? 调试程序（软件模拟）
在评估板或实验板上，利用软件模拟器进行；
? 目标系统仿真（硬件仿真）
硬件仿真器与目标处理器连接，进行硬件仿真；
? 完成最终系统（软件 +硬件）
脱机装载固化程序（ EPROM,E2PROM或 FLASH
等），完成系统测试。
VisualDSP介绍
? VisualDSP是一个集成的开发、调试环境
（ Integrated Development and Debugging
Environment，简称 IDDE），具有图形交互
的窗口形式，为 DSP应用程序的开发提供了
全面灵活的 工程式 管理。
? VisualDSP专门针对 ADI公司的系列 DSP（浮
点和定点）所使用的通用开发平台，可以
支持共享存储器的多处理器系统开发。
VisualDSP的组成
? 集成开发环境（ Integrated Development Environment）
? 集成调试环境（ Integrated Debugging Environment）
? VDK核（ VisualDSP Kernel）及分析工具
? VCSE（ VisualDSP Component Software Engineering）
专家链接器
? 高速缓存和指令流水查看器
? TCL Scripts
VisualDSP的主要特点
? 强大的编辑器和灵活的工程管理功能。
? 对各种 SHARC工具的操作非常容易。
? 调试与多处理器支持。
? 支持高级语言编程和调试。
? 强大的统计性能分析。
? 专家链接器与 VCSE。
DSP汇编语言程序设计
汇编语言能够与硬件紧密结合，其执行
效率最高，指令代码最短，占用内存最小。
在对运算速度要求很高的场合，使用汇编
语言编程具有独特的优势。
汇编编程时应注意
? 充分利用 DMA块操作、条件执行、循环寻
指、位反序、延迟跳转、并行操作等专门
为 DSP运算而设计的指令，多数操作都有专
门的硬件支持，执行效率高。
? 充分利用寄存器,Cache、片内 RAM等高速
运行的片上资源，以提高程序运行速度。
? 合理安排指令，避免指令的流水冲突。
? 充分精简指令，合理优化程序。
程序设计优化
? 程序设计优化的目的
? 程序设计优化的途径
? SHARC DSP程序设计优化的基础
? 程序优化举例
程序设计优化的目的
? 易维护性
? 可靠性
? 效率
? 易理解性
程序设计优化的途径
? 程序结构的优化
? 数据结构的优化
? 指令优化
SHARC DSP程序设计优化的基础
? 多总线结构
? 多运算器结构
? 指令缓存与程序流水结构
? 长指令结构
? 独立的 I/O结构
? 分块的双口 RAM结构
? SIMD结构
汇编程序内容与结构
? 汇编指令
? 汇编器命令
? 预处理器命令
汇编表达式、操作符与数据格式
? 汇编表达式
常量表达式、地址表达式
? 操作符
? 数据格式
二进制、八进制、十进制、十六进制
汇编关键字与符号
? 位段名
? 汇编指令
? 汇编器命令
DSP高级语言程序设计
高级语言基本脱离硬件，可读性强，
程序的可移植性也很好。利用高级语言开
发 DSP程序，极大地缩短了 DSP软件的开
发周期。 VisualDSP集成开发环境支持高
级语言编程。
? C/C++运行时模式
? C/C++实时运行库
C/C++运行时模式
? 存储器使用
? 编译器寄存器
? 用户寄存器
? 使用预保留的寄存器
? 高速暂存寄存器、堆栈寄存器与备用寄存
器
? 堆栈管理
C/C++实时运行库
函数、宏和类模块的集合。
? 调用库函数
? 链接库函数
? 库头文件
汇编语言与高级语言的接口
混合编程
? C/C++实时运行库调用汇编函数
? 汇编程序调用 C/C++函数
? C++调用汇编类成员函数
链接描述文件 LDF
链接描述文件定义系统的配置、存储器分
配、链接器链接的所有目标文件和目标库，
以及指定链接器如何处理链接的过程。
集成开发调试环境
? 程序开发步骤
? Debugger调试工具
程序开发步骤
? 创建一个新的工程文件
? 设置工程选项
? 添加或编辑工程源文件
? 编译链接 Debug版的工程，生成可执行文件
? 建立 Debug Session和加载可执行文件
? 运行和调试程序
? 编译链接加载（ Release）版本的工程
创建一个新的工程文件
? 在 VisualDSP下 DSP的所有应用开发都是基于
工程的，所以创建一个工程文件是整个软件
开发的第一步。
? 工程文件（,dpj）中存放程序的编译链接信
息：源文件列表、文件相关信息和开发工具
的选项设置等。
? 选择 Project\New，会弹出相应对话框，键入
新工程文件名，即可保存这个工程文件。
设置工程选项
? 在给新建立的工程加入文件之前，必须先设
置工程选项，选择 Project\Project Options，
会弹出相应对话框，对 8个选项栏分别予以
设置，可完成指定处理器类型及设置工程编
译链接等操作。
? 配置完成后，确定并退出 Project Options对
话框。
添加或编辑工程源文件
? 一个工程文件一般包括一个或多个 C/C++、汇编源
文件。当创建了一个工程文件，并在工程选项中指
定了所用的处理器类型及设置工程编译链接选项后
即可把新的或已存在的源文件加入该工程中。
? 可以把各种类型的文件添加到工程中去，编译链接
时,IDDE能自动选择可识别的文件并对其进行编译
链接。
? Dependencies描述工程中源文件之间的相关信息，
它决定编译链接的顺序。
编译链接 Debug版的工程，生成可执行文件
? 创建了一个工程，完成工程选项设置并加入了源文
件后，即可创建可执行文件。
? 确定工程设置中选项正确（设置为 Debug）。
? 通过 Project\Build Project来编译链接该工程。
? 在编译链接过程中，输出窗中会显示状态信息。如
出错，会显示出错信息。
? 注意：此时,Project\Project Options中选择的输出
文件类型必须指定为 DSP executable file类型
（,dxe），才能产生可进行 Debug调试的输出文件。
建立 Debug Session和加载可执行文件
? Debug Session可以是软件仿真或硬件模拟
两个版本，在 Session中指定目标和处理器
类型。
? 可以通过 File/Load Program选单加载可执
行文件。
运行和调试程序
? 为工程文件指定 Debug Session后，即可利
用 Debugger工具来运行和调试该工程。
? 该阶段操作在 Debug菜单中进行。
编译链接加载 Release版本的工程
? 当 DSP应用程序完成 Debug调试后，即可编译链接
一个 Release版本（正式版）的工程。
? 注意：应将工程选项中的原设置（ Debug）改为
Release类型后，再编译链接这个工程（由
Project\Build Project 完成）。
? 这样得到的代码删去了调试用的多种信息，不再用
于调试，但性能优化了。
? 注意：在生成可执行文件时，可生成一个加载文件
（,ldr，在 Project\Project Options中选择生成文件
的类型为 Loader File）。
Debugger调试工具
? Debugging Sessions
? 程序执行操作
? 程序性能分析操作
? 设置断点和观察点
? 仿真硬件环境
? 寄存器窗口操作
? 存储器窗口操作
? 其他窗口操作
? Plot
Debugging Sessions
? Debug target（选择系列，并选择 simulation
或 emulation）
? Platform（在 Debug target中选择具体平台）
? Processor（选择处理器类型）
? 一次可运行一个或几个调试会话窗口（单处
理器或多处理器）
程序执行操作
从 Debug选单运行程序，执行命令。
? Run
? Halt
? Run to Cursor
? Step over
? Step into
? Step out of
? Reset
? Restart
程序性能分析操作
VisualDSP中提供了 3个命令来分析程序的执
行情况（位于 Tools 菜单中）,
? Traces（跟踪，对程序指令的跟踪，结果显
示程序如何执行到某一步）
? Profile（评估，用来分析程序的运行时间特
性）
? Statistical Profiling（统计评估，可统计指
令执行时占用的时间）
设置断点
? 断点（ Break Point）和观察点（ Watch
Point ）功能相似，程序执行到断点将停止，
而观察点可以设置观察条件来停止程序的
执行，如寄存器的读写、存储器的读写、
硬件堆栈的使用等。
? 它们均在 Settings中设置。
仿真硬件环境
VisualDSP中提供了 3个命令来仿真硬件
环境（ Settings中设置）,
? Interrupts（仿真程序执行过程中产生随
机外部中断）
? Streams（仿真数据流通过 DSP的 I/O管
脚进行传送）
? Load Sim Loader（仿真 DSP通过 PROM或
主机模式进行加载）
寄存器窗口操作
在寄存器窗口中，可以改变寄存器内容显
示的数据格式和修改寄存器内容。
存储器窗口操作
存储器窗口不仅可以象寄存窗口一样提供数据格式和编
辑操作，还可提供以下功能,
? Go To（跳至某一地址）
? Fill（填充）
? Dump（导出）
? New Tracking（在某一存储器窗口中输入一个表达式来
进行跟踪）
? Plot（对存储器内容作图,View\Debug Windows\Plot
中设置）
其他窗口操作
? 反汇编窗口操作
? 源文件窗口操作
? Locals窗口操作（ View\Debug Windows\
Locals,Locals 窗口中会显示程序中的所有
局部 变量和它的值）
? Expressions窗口操作（ View\Debug
Windows\Expressions，在 Expressions窗口
中允许写入一个 表达式 并显示其值）
Plot
? 利用 Plot功能可以将存储区中某一段内容以
图形方式画出来，可直观地观察存储区中
的数据，也可用相应处理算法进行处理
（可转换为分贝、并作 FFT等），并具有多
种画图类型（ View\Debug Windows\Plot中
设置）。
贺知明 副教授
电子科技大学
四川 ?成都
SHARC系列 DSP开发工具与软件设计
? 开发工具
? VisualDSP介绍
? DSP汇编语言程序设计
? DSP高级语言程序设计
? 汇编与高级语言的接口
? 链接描述文件
? 集成开发调试环境（ IDDE）
开发工具
? 硬件开发工具,
EZ-ICE（ In-Circuit Emulator，硬件仿真器）
通过 JTAG仿真测试口连接，管理目标处理器
EZ-kit lite（工具包）
主要包括评估板（通过串口或 USB与 PC连接）
? 软件开发工具, VisualDSP
使用开发工具的流程 （ 1）
? 系统框架描述，任务分析及确定，定义目
标系统，编写系统结构文件（,ldf，链接描
述文件）
? 产生程序代码
C源文件（,C）
汇编源文件（,ASM）
库文件
标准
编译
器或
汇编
器
工程文件
（,dpj）
链接器
链接描述文
件（,ldf）
可执行文件
（,dxe）
使用开发工具的流程（ 2）
? 调试程序（软件模拟）
在评估板或实验板上，利用软件模拟器进行；
? 目标系统仿真（硬件仿真）
硬件仿真器与目标处理器连接，进行硬件仿真；
? 完成最终系统（软件 +硬件）
脱机装载固化程序（ EPROM,E2PROM或 FLASH
等），完成系统测试。
VisualDSP介绍
? VisualDSP是一个集成的开发、调试环境
（ Integrated Development and Debugging
Environment，简称 IDDE），具有图形交互
的窗口形式，为 DSP应用程序的开发提供了
全面灵活的 工程式 管理。
? VisualDSP专门针对 ADI公司的系列 DSP（浮
点和定点）所使用的通用开发平台，可以
支持共享存储器的多处理器系统开发。
VisualDSP的组成
? 集成开发环境（ Integrated Development Environment）
? 集成调试环境（ Integrated Debugging Environment）
? VDK核（ VisualDSP Kernel）及分析工具
? VCSE（ VisualDSP Component Software Engineering）
专家链接器
? 高速缓存和指令流水查看器
? TCL Scripts
VisualDSP的主要特点
? 强大的编辑器和灵活的工程管理功能。
? 对各种 SHARC工具的操作非常容易。
? 调试与多处理器支持。
? 支持高级语言编程和调试。
? 强大的统计性能分析。
? 专家链接器与 VCSE。
DSP汇编语言程序设计
汇编语言能够与硬件紧密结合，其执行
效率最高，指令代码最短，占用内存最小。
在对运算速度要求很高的场合，使用汇编
语言编程具有独特的优势。
汇编编程时应注意
? 充分利用 DMA块操作、条件执行、循环寻
指、位反序、延迟跳转、并行操作等专门
为 DSP运算而设计的指令，多数操作都有专
门的硬件支持，执行效率高。
? 充分利用寄存器,Cache、片内 RAM等高速
运行的片上资源，以提高程序运行速度。
? 合理安排指令，避免指令的流水冲突。
? 充分精简指令，合理优化程序。
程序设计优化
? 程序设计优化的目的
? 程序设计优化的途径
? SHARC DSP程序设计优化的基础
? 程序优化举例
程序设计优化的目的
? 易维护性
? 可靠性
? 效率
? 易理解性
程序设计优化的途径
? 程序结构的优化
? 数据结构的优化
? 指令优化
SHARC DSP程序设计优化的基础
? 多总线结构
? 多运算器结构
? 指令缓存与程序流水结构
? 长指令结构
? 独立的 I/O结构
? 分块的双口 RAM结构
? SIMD结构
汇编程序内容与结构
? 汇编指令
? 汇编器命令
? 预处理器命令
汇编表达式、操作符与数据格式
? 汇编表达式
常量表达式、地址表达式
? 操作符
? 数据格式
二进制、八进制、十进制、十六进制
汇编关键字与符号
? 位段名
? 汇编指令
? 汇编器命令
DSP高级语言程序设计
高级语言基本脱离硬件，可读性强，
程序的可移植性也很好。利用高级语言开
发 DSP程序，极大地缩短了 DSP软件的开
发周期。 VisualDSP集成开发环境支持高
级语言编程。
? C/C++运行时模式
? C/C++实时运行库
C/C++运行时模式
? 存储器使用
? 编译器寄存器
? 用户寄存器
? 使用预保留的寄存器
? 高速暂存寄存器、堆栈寄存器与备用寄存
器
? 堆栈管理
C/C++实时运行库
函数、宏和类模块的集合。
? 调用库函数
? 链接库函数
? 库头文件
汇编语言与高级语言的接口
混合编程
? C/C++实时运行库调用汇编函数
? 汇编程序调用 C/C++函数
? C++调用汇编类成员函数
链接描述文件 LDF
链接描述文件定义系统的配置、存储器分
配、链接器链接的所有目标文件和目标库，
以及指定链接器如何处理链接的过程。
集成开发调试环境
? 程序开发步骤
? Debugger调试工具
程序开发步骤
? 创建一个新的工程文件
? 设置工程选项
? 添加或编辑工程源文件
? 编译链接 Debug版的工程，生成可执行文件
? 建立 Debug Session和加载可执行文件
? 运行和调试程序
? 编译链接加载（ Release）版本的工程
创建一个新的工程文件
? 在 VisualDSP下 DSP的所有应用开发都是基于
工程的，所以创建一个工程文件是整个软件
开发的第一步。
? 工程文件（,dpj）中存放程序的编译链接信
息：源文件列表、文件相关信息和开发工具
的选项设置等。
? 选择 Project\New，会弹出相应对话框，键入
新工程文件名，即可保存这个工程文件。
设置工程选项
? 在给新建立的工程加入文件之前，必须先设
置工程选项，选择 Project\Project Options，
会弹出相应对话框，对 8个选项栏分别予以
设置，可完成指定处理器类型及设置工程编
译链接等操作。
? 配置完成后，确定并退出 Project Options对
话框。
添加或编辑工程源文件
? 一个工程文件一般包括一个或多个 C/C++、汇编源
文件。当创建了一个工程文件，并在工程选项中指
定了所用的处理器类型及设置工程编译链接选项后
即可把新的或已存在的源文件加入该工程中。
? 可以把各种类型的文件添加到工程中去，编译链接
时,IDDE能自动选择可识别的文件并对其进行编译
链接。
? Dependencies描述工程中源文件之间的相关信息，
它决定编译链接的顺序。
编译链接 Debug版的工程，生成可执行文件
? 创建了一个工程，完成工程选项设置并加入了源文
件后，即可创建可执行文件。
? 确定工程设置中选项正确（设置为 Debug）。
? 通过 Project\Build Project来编译链接该工程。
? 在编译链接过程中，输出窗中会显示状态信息。如
出错，会显示出错信息。
? 注意：此时,Project\Project Options中选择的输出
文件类型必须指定为 DSP executable file类型
（,dxe），才能产生可进行 Debug调试的输出文件。
建立 Debug Session和加载可执行文件
? Debug Session可以是软件仿真或硬件模拟
两个版本，在 Session中指定目标和处理器
类型。
? 可以通过 File/Load Program选单加载可执
行文件。
运行和调试程序
? 为工程文件指定 Debug Session后，即可利
用 Debugger工具来运行和调试该工程。
? 该阶段操作在 Debug菜单中进行。
编译链接加载 Release版本的工程
? 当 DSP应用程序完成 Debug调试后，即可编译链接
一个 Release版本（正式版）的工程。
? 注意：应将工程选项中的原设置（ Debug）改为
Release类型后，再编译链接这个工程（由
Project\Build Project 完成）。
? 这样得到的代码删去了调试用的多种信息，不再用
于调试，但性能优化了。
? 注意：在生成可执行文件时，可生成一个加载文件
（,ldr，在 Project\Project Options中选择生成文件
的类型为 Loader File）。
Debugger调试工具
? Debugging Sessions
? 程序执行操作
? 程序性能分析操作
? 设置断点和观察点
? 仿真硬件环境
? 寄存器窗口操作
? 存储器窗口操作
? 其他窗口操作
? Plot
Debugging Sessions
? Debug target（选择系列，并选择 simulation
或 emulation）
? Platform（在 Debug target中选择具体平台）
? Processor（选择处理器类型）
? 一次可运行一个或几个调试会话窗口（单处
理器或多处理器）
程序执行操作
从 Debug选单运行程序，执行命令。
? Run
? Halt
? Run to Cursor
? Step over
? Step into
? Step out of
? Reset
? Restart
程序性能分析操作
VisualDSP中提供了 3个命令来分析程序的执
行情况（位于 Tools 菜单中）,
? Traces（跟踪，对程序指令的跟踪，结果显
示程序如何执行到某一步）
? Profile（评估，用来分析程序的运行时间特
性）
? Statistical Profiling（统计评估，可统计指
令执行时占用的时间）
设置断点
? 断点（ Break Point）和观察点（ Watch
Point ）功能相似，程序执行到断点将停止，
而观察点可以设置观察条件来停止程序的
执行，如寄存器的读写、存储器的读写、
硬件堆栈的使用等。
? 它们均在 Settings中设置。
仿真硬件环境
VisualDSP中提供了 3个命令来仿真硬件
环境（ Settings中设置）,
? Interrupts（仿真程序执行过程中产生随
机外部中断）
? Streams（仿真数据流通过 DSP的 I/O管
脚进行传送）
? Load Sim Loader（仿真 DSP通过 PROM或
主机模式进行加载）
寄存器窗口操作
在寄存器窗口中，可以改变寄存器内容显
示的数据格式和修改寄存器内容。
存储器窗口操作
存储器窗口不仅可以象寄存窗口一样提供数据格式和编
辑操作，还可提供以下功能,
? Go To（跳至某一地址）
? Fill（填充）
? Dump（导出）
? New Tracking（在某一存储器窗口中输入一个表达式来
进行跟踪）
? Plot（对存储器内容作图,View\Debug Windows\Plot
中设置）
其他窗口操作
? 反汇编窗口操作
? 源文件窗口操作
? Locals窗口操作（ View\Debug Windows\
Locals,Locals 窗口中会显示程序中的所有
局部 变量和它的值）
? Expressions窗口操作（ View\Debug
Windows\Expressions，在 Expressions窗口
中允许写入一个 表达式 并显示其值）
Plot
? 利用 Plot功能可以将存储区中某一段内容以
图形方式画出来，可直观地观察存储区中
的数据，也可用相应处理算法进行处理
（可转换为分贝、并作 FFT等），并具有多
种画图类型（ View\Debug Windows\Plot中
设置）。
