Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++ - Олег Вальпа 6 стр.

Как видно из содержимого данного файла, в каждой его строке производится директивное назначение определенному символьному имени конкретного числового значения. Символьные имена могут быть произвольными, важно только, чтобы они одинаково записывались в данном файле и в самой программе. В дальнейшем мы часто будем использовать символьное описание регистров, для обращения к ним по записи или чтению из программы. В частности, в нашей программе mem_clr.dsp содержатся строки команд для обращения к регистру конфигурирования PFTYPE и регистру данных PFDATA программируемых флагов PF процессора. Файл def2181.h должен находиться в том же каталоге, в котором будет храниться файл программы во время ее трансляции. Иначе компилятор выдаст сообщение об ошибке во время компиляции программы.

Далее, в файле программы начинается запись команд. Поскольку с нулевого адреса памяти программ должны быть записаны векторы прерываний или их обработчики, первой располагается команда перехода jump BEGIN на начало программы, а затем команды возврата из прерывания rti для каждого из прерываний процессора. Все команды должны заканчиваться точкой с запятой, в соответствии с требованиями синтаксиса ассемблера. Заметьте, что в одной строке присутствует сразу несколько команд. Такая запись допускается компилятором ассемблера. Так как для каждого вектора прерывания в памяти программ отведено по четыре 24-разрядных ячейки памяти, а каждая команда процессора занимает одну 24-разрядную ячейку памяти, то оставшиеся неиспользованные ячейки памяти заполняются пустыми командами пор. Сразу же после метки BEGIN записаны команды инициализации конфигурационного регистра флагов PFTYPE с помощью рабочего регистра ax0 блока ALU процессора. Непосредственная запись константы в память данных не поддерживается процессором. Ниже располагаются строки комментариев с пояснением назначения каждого бита регистра флагов PFTYPE. Подобные записи позволяют хорошо документировать программу и облегчают тем самым ее отладку и последующее сопровождение. Аналогично описанным выше записям, в программе присутствуют строки команд записи в регистр данных PFDATA программируемых флагов слова управления светодиодом. Далее следуют команды инициализации некоторых регистров сигнального процессора. В частности, команда i0 = ^buf_dm; производит инициализацию индексного регистра, входящего в блок DAG сигнального процессора, т.е. присваивает индексному регистру i0 значение адреса начала буфера buf_dm, располагающегося в памяти данных процессора. Аналогично происходит инициализация других регистров этого блока и инициализация регистра ar блока ALU. Я намеренно указал на принадлежность регистров блокам процессора, для того чтобы показать связь между архитектурой процессора и выполняемой программой и тем самым облегчить понимание того, что происходит в самом процессоре при выполнении перечисленных команд программы. Далее в программе организуется циклическое заполнение памяти данных процессора значением регистра ar. После чего организуется цикл, состоящий из команд инвертирования выходного флага FL2 процессора и заполнения нулевой ячейки памяти регулярно увеличивающимся значением из регистра ar. Кроме того, в данном цикле организовано чтение состояния входов PF0-PF3 процессора и запись этих значений в ячейку памяти данных по адресу 1. Это сделано для того, чтобы при работе программы можно было увидеть с помощью осциллографа генерацию сигнала на выводе FL2, а также следить за изменением значений ячеек памяти с помощью симулятора или других аппаратно-программных средств, убеждаясь тем самым в правильной работе программы и нормальном функционировании процессора. Завершает программу директива окончания модуля программы endmod. В общем случае структура файла должна быть следующей:

/* Строки комментариев, описывающие */

/* название и назначение программы */

.Директива начала и названия модуля программы

.Директива 1

.Директива 2

...

.Директива N

Метка1: Команда1 и операторы; /*Комментарии*/

Метка2: Команда2 и операторы; /*Комментарии*/

...

МеткаN: КомандаN и операторы; /*Комментарии*/

.Директива окончания программы

Естественно, что комментарии, некоторые директивы, метки и команды с операторами могут отсутствовать в программе. Здесь приведен лишь общий пример записи программ.

Директивы и команды заранее определены языком программирования и не допускают произвольных записей. Метка может состоять из произвольного набора букв, символа подчеркивания и цифр без пробелов, начинающихся с буквы, длиной не более 32 символов, и должна заканчиваться двоеточием. Команды могут записываться в верхнем или нижнем регистре. Компилятор по умолчанию не распознает регистр записей программы, т.е. является контекстно-независимым, и допускает запись комментариев, директив, меток и команд с операторами в любом регистре. Это необходимо учитывать при задании имен меткам. Так, например, метка MET1: и met1: будут восприниматься компилятором как одна и та же, что приведет к сообщению об ошибке. Для того чтобы компилятор различал регистр букв, необходимо включить в строку его запуска ключ -с. Комментарии могут содержать любые наборы произвольных символов в одной или нескольких строчках, заключенных между открывающейся { и закрывающейся фигурной скобкой } или между символами /* и */.

Позже мы рассмотрим более подробно все разрешенные директивы и систему команд процессора. Но вначале доведем процедуру программирования процессора на примере нашей программы до конца. Надеюсь, это поможет пробудить живой интерес к изучению и позволит быстрее освоить на практике программирование сигнального процессора. Итак, после создания файла с программой нам необходимо выполнить его трансляцию, для получения машинных кодов и загрузить в симулятор для отладки. После отладки программы ее можно будет загрузить в память процессора для выполнения.

Для трансляции программы с целью получения машинного загрузочного кода для процессора нам потребуются программные средства разработки. Семейство процессоров ADSP сопровождается полным набором программного обеспечения (трансляторы и эмуляторы) и аппаратных отладочных средств (отладочные комплекты и внутрисхемные эмуляторы), предоставляемые фирмой Analog Device для разработки программ и облегчения процесса освоения программирования на практике.

На сегодняшний день существует два программных пакета кросс средств для разработки и отладки программ для сигнального процессора ADSP-2181. С появлением новых процессоров продолжают добавляться дополнительные инструментарии разработки программ. Первый из этих пакетов входит в поставку отладочного комплекта EZ-KIT Lite и работает под управлением операционной системы DOS, или в режиме эмуляции DOS под Windows. Второй пакет Visual DSP, более позднего происхождения, распространяется самостоятельно и работает под управлением операционной системы Windows. Все кросс средства доступны на сайте компании Analog Device по адресу www.analog.com. Каким из этих пакетов пользоваться, обычно решает сам пользователь. Каждый из пакетов имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому познакомим читателей с обоими пакетами поочередно, а они сами сделают свой выбор. Вначале рассмотрим пакет кросс средств для работы под DOS. Данные средства разработки для сигнальных процессоров ADSP-2181 включают в себя:

• System Builder (системный конфигуратор (построитель) программы). Это программный инструмент для описания особенностей оборудования. Он определяет структуру аппаратной системы, позволяя разработчику указать количество доступной памяти, местоположение программной памяти и памяти данных и любого отображенного в память порта ввода-вывода для аппаратного окружения. Данный построитель использует высокоуровневые конструкции, записываемые программистом в файле с расширением sys. После обработки данного файла построитель формирует файл архитектуры с расширением ach. Файл архитектуры используется в дальнейшем компоновщиком, симулятором и эмулятором. Допускается не выполнять процедуру системного конфигурирования при использовании готового файла архитектуры для конкретного процессора.

• C compiler (компилятор языка Си). Осуществляет проверку и преобразование текстов программы, написанных на языке Си формата ANSI, в тексты программ на языке ассемблер семейства ADSP-21XX. Кроме того, он поддерживает встроенный ассемблерный код. Данный компилятор необходим только для трансляции программ, написанных на языке Си. При создании программ на языке ассемблера компилятор Си не используется.

• Assembler (ассемблер-компилятор). Преобразует тексты программ, написанных на языке ассемблера, в объектный (машинный) код процессора. Он поддерживает высокоуровневый синтаксис набора команд и осуществляет полную проверку синтаксиса программы. Кроме того, компилятор поддерживает гибкую структуру макросов и включение дополнительных файлов с помощью директивы include с помощью программы препроцессора. Как правило, компилятор состоит из нескольких программных утилит.

• Linker (компоновщик). Объединяет отдельно ассемблированные модули программы (отдельные файлы с текстами программ) в единый связанный машинный код. При необходимости, на этапе компоновки программы используется программа библиотекаря, для создания законченных программных библиотек, включаемых впоследствии в основную программу.

• Simulators (симулятор). Позволяет отлаживать программы путем имитации работы сигнального процессора в памяти персонального компьютера. Интерактивный пользовательский интерфейс симулятора поддерживает полное символическое ассемблирование и дизассемблирование эмулируемых команд. Симулятор полностью эмулирует конфигурацию аппаратного обеспечения, описанную с помощью файла архитектуры. Он обеспечивает покомандное выполнение ассемблерного кода ADSP-2181 и позволяет отображать на экране монитора внутренние регистры и память процессора.

• Splitter ("сплиттер" - распределитель). Эта программа-утилита по выходным данным компоновщика формирует файл для прошивки ПЗУ, из которой автоматически может производиться загрузка программы в память процессора через порт BDMA.

Из описания кросс средств, изложенного выше, становится понятно, что при трансляции программ, написанных на языке ассемблера, можно исключить операции системного конфигуратора программы и компилятора языка Си.

Полный пакет кросс средств можно приобрести вместе с отладочным комплектом EZ-Kit Lite у представителей фирмы Analog Device. Облегченную версию кросс средств, для сигнального процессора ADSP-2181 под управлением операционной системы DOS, можно скачать с сайта www.xxivek.narod.ru. В качестве отладочного средства при этом можно использовать тестовую плату, описанную в гл. 3.

Установка полного пакета на компьютер не вызывает сложностей. Его необходимо инсталлировать на диск С в корневой каталог ADI_DSP. Облегченная версия кросс средств с сайта www.xxivek.narod.ru просто распаковывается и копируется в каталог C:\ADI_DSP. После этого необходимо создать рабочий каталог для ваших будущих рабочих программ на любом диске. Для каждого нового проекта лучше всего создавать отдельный каталог или подкаталог, это позволит упорядочить все проекты.

После установки средств разработки, в каталоге ADI_DSP должны находиться подкаталоги с файлами транслятора, библиотеками и другими служебными файлами. Основные исполняемые файлы располагаются после инсталляции пакета в каталоге C:\ADI_DSP\21XX\BIN\. Перечень исполняемых файлов и их назначение приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2 Назначение исполняемых файлов

При инсталляции пакета кросс средств, в файле автозагрузки автоматически создаются служебные строки, определяющие пути к каталогам пакета и некоторые переменные среды окружения операционной системы. Подобные записи создают многие инсталляционные пакеты. В результате чего может произойти переполнение служебной области памяти компьютера, и некоторые программы не будут работать.

Для того чтобы избежать подобных неприятностей, можно воспользоваться другим способом. Независимо от того, были ли произведены записи в файл автозагрузки или нет, можно включить все необходимые служебные строки в собственный командный файл, с помощью которого в дальнейшем выполнять автоматическую трансляцию программ. Дело в том, что при выполнении командного файла операционная система автоматически запускает новый сеанс программы command.com, в котором можно определить новые пути поиска файлов и переменные среды с помощью соответствующих команд. На практике это делается следующим образом.

Создается командный файл, в начале которого записываются строки определения пути поиска файлов и установки переменных среды, а далее записываются строки команд для автоматизации необходимого процесса трансляции. После запуска такого командного файла, с именем файла транслируемой программы в качестве параметра, произойдет полная трансляция файла программы, с получением всех необходимых файлов для загрузки в процессор. Ниже приведен текст такого командного файла, специально созданного мною для облегчения и ускорения трансляции программ для сигнального процессора ADSP-2181. Данный командный файл позволяет выполнять трансляцию файлов программ, начиная с компилятора, минуя операции построителя системы System Builder и трансляции программы с языка Си.

@echo off

set path=c:\adi_dsp\21XX\bin

set adi_dsp=c:\adi_dsp

if %1 == goto no_file

echo Компиляция...

asm21 %1 -2181 -l

if not exist %1.obj goto error

echo ...завершена успешно pause

echo Компоновка...

ld21 %1 -a adsp2181 -e %1 -x -g

if not exist %1.lda goto next1

del %1.lda

:next1

ren %1.exe %1.lda

if not exist %1.lda goto error2

echo ...завершена успешно pause

echo Сплиттинг...

rem для загрузки через BDMA

spl21 %1.lda %1 -loader -2181 > %1.msg

echo ...завершен успешно

pause

echo Преобразование в бинарный файл...

hexbin2 %1.bnm %1.bin m 0 > %1.msg

echo ...завершено успешно

pause

goto end

:error

echo Ошибка компиляции!

pause

goto end

:error2

echo He найден файл %1.lda !

pause

goto end

:no_file

echo Используйте: asmdsp.bat имя файла без расширения

pause

:end