第5章 TMS320C54xTM_DSP应用系统的软硬件设计.ppt
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1、第5章TMS320C54xTM DSP应用系统的软硬件设计,5.1 C54x DSP应用系统的软硬件开发工具 5.2 CCS的安装和使用简介 5.3 CCS集成开发环境的使用 5.4 C54x DSP应用系统的软件设计与调试 5.5 C54x DSP应用系统的硬件设计与调试 习 题,5.1 C54x DSP应用系统的软硬件开发工具,TI公司和第三方为DSP软硬件开发提供了许多工具,常见的DSP开发工具包括代码生成工具和代码调试工具两大类,但这些开发工具未实现完全的集成化,需要输入较复杂的命令,调试程序效率不高。1999年TI公司推出了Code Composer Studio开发工具,简称CCS
2、,这是一种功能强大的全面集成的开发环境(IDE),它支持TI的TMS320C6000TM、TMS320C5000TM、TMS320C2000TMDSP平台和TMS320C3XTM DSP系列。CCS集代码生成工具和代码调试工具于一体,可完成应用开发过程每一步骤所需要的众多功能。并且CCS具有开放式的架构,使TI和第三方能通过无缝插入附加专用工具扩展IDE功能。目前CCS已经历V1.0、V1.2、V2.0、V2.1等版本。,CCS的主要特性有:*开发环境,可将所有工具紧密集成到单个简便易用的应用中;*实时分析工具,在不影响处理器性能的情况下可实现监控程序交互作用;*支持TI的高性能C64xTM
3、DSP与低功率C55xTM DSP;*在业界领先的C编译程序;*可扩展的实时核心(DSP/BIOSTM核心);*Profile-Based Compiler(C6000TM DSP),用于优化代码长度与性能;*Visual Linker,用于在内存中以图形化的方式安排程序代码与数据;,*数据显示,用于以多种图形格式显示信号;*开放式的插入式架构,使你能够集成专用的第三方工具;*利用仿真器对TI DSP进行基于JTAG扫描的实时仿真;*可轻松管理大型的多用户、多站点以及多处理器的项目;*快速模拟器可提供深度视图,能迅速而准确地解决问题;*分析套件利用新的工具提高性能并简化烦琐的判断工作;*增强的
4、流水线分析工具可提供详细的流水线视图。,5.2 CCS的安装和使用简介,5.2.1 CCS的安装与设置 1.Code Composer Studion的安装 CCS是一个开放的环境,通过设置不同的驱动可完成对不同的环境支持,下面以C54x DSP开发系统为例说明CCS的安装。完整地安装CCS软件包括以下两个步骤:(1)将CCS安装光盘放入到光盘驱动器中,运行CCS安装程序setup.exe。安装完成后,在桌面上会有“CCS 2 C5000”和“SETUP CCS 2 C5000”两个快捷方式图标,分别对应CCS应用程序和CCS配置程序。,(2)运行CCS配置程序,配置驱动程序。如果CCS是在硬
5、件目标板上运行,则要先安装目标板驱动系统,然后运行“CCS 2 SETUP”配置驱动程序,最后执行CCS应用程序。除非用户改变CCS应用平台类型,否则只需运行一次CCS配置程序。,2.CCS软件的设置 根据购买的开发器的类型选择安装不同的设备驱动程序。配置好相应的资源,并保存好设置即可。,3.硬件仿真系统的安装 第一步:对于安装CCS软件,并正确设置CCS软件。第二步:对于PCI接口DSP开发系统,关闭PC电源,将PCI卡插入PCI插槽中,注意固定好。对于ISA接口DSP开发系统,关闭PC电源,将ISA卡插入ISA插槽中,注意固定好。对于EPP接口DSP开发系统,关闭PC电源,将仿真盒通过并口
6、电缆接在PC机的并口上。对于USB接口DSP开发系统,将仿真盒通过电缆接在PC机的USB口上。,第三步:将JTAG仿真电缆正确连接在实验箱的JTAG仿真口上,启动CCS软件,如果一切正常,则CCS能正确启动,如果报错,请检查CCS安装和设置以及实验箱的电源、电缆接线是否正确。,5.2.2 CCS文件名介绍在使用CCS软件之前,应该先了解以下软件的文件名约定:*project.pjt(CCS 1.2 版本该文件名为project.mak)工程文件*program.c C语言源文件*program.asm 汇编语言源文件*filename.h C语言头文件*filename.lib 库文件*pro
7、ject.cmd 链接命令文件*program.obj 编译后的目标文件*program.out 在目标硬件(实验箱)上加载、调试、执行的文件,这一部分将要介绍如何在CCS下面新建一个程序,及如何编译、链接、下载、调试程序,我们将新建一个简单的程序,在窗口显示“Hello World!”。,5.2.3 新建一个工程(1)如果你的 CCS安装在 C:ti目录下,请在C:timyproject 目录下新建一个目录,名为hello1;(2)将C:tic5400tutorialhello1下的所有文件拷贝到新目录中;(3)运行CCS程序;(4)选择Project/New 菜单,输入新建工程名称为myh
8、ello,点击完成。,5.2.4 往工程加入文件(1)选择Project/Add Files to Project,选择hello.c,加入文件;(2)按(1)方式分别往工程里加入vector.asm、hello.cmd以及C:tic5400cgtoolslib目录下的rts.lib文件;(3)这个时候就可以点击工作窗口工程视图中myhello.pjt旁的+号,展开工程查看或编辑工程中的文件了;注意:C语言文件的头文件会自动加入到工程里。,5.2.5 编译执行程序(1)选择Project/Rebuild All 或工具条中相应的快捷按钮;(2)编译成功后,选择File/Load Program
9、,选择刚编译的可执行程序myhello.out;(3)选择Debug/Run或工具条中相应的快捷按钮;(4)运行程序后,在标准输出窗口中会出现“Hello World!”。,5.2.6 程序的跟踪、调试(1)选择Debug/Restart或重新装载“.out”文件;(2)可以选择View/Mixed Source/ASM 对照观察C语言程序和汇编语言程序;(3)不全速运行,而是选择 Debug/StepInto 或按F8,单步执行;(4)单步执行程序的同时,选择View/CPU Registers观察主要寄存器的变化;(5)对不熟悉的指令,可查找相应的说明。,5.2.7 可能出现问题的处理 在
10、编译链接过程中的问题可以通过提示,寻找问题出现的原因并解决问题。如果是语法出错,需要查阅相关语法资料,如果是环境参数设置上有问题,一般应在Project/Build Options 中进行相应的修改(新安装程序的默认设置,不熟悉的用户最好不要随意改动)。如果装载程序时出问题,可以尝试Debug/Reset 或重新运行CCS软件或重新加电等办法。,习题,习题,习题,5.3 CCS集成开发环境的使用,在CCS中,Simulator(软件模拟器)与Emulator(硬件仿真器)使用的是相同的集成开发环境,在对应用系统进行硬件调试前,设计者可使用Simulator在没有目标板的情况下模拟DSP程序的运
11、行。,如果系统中同时安装了Simulator和Emulator的驱动程序,则运行CCS时将启动并行调试管理器(Parallel Debug Manager)的运行,对于TI的仿真器(如图5.1所示),此时需从菜单中选择OpenC54xx Simulator以启动Simulator的运行,出现与图5.2类似的窗口;对于第三方的仿真器如SEED仿真器(如图5.3所示),从菜单中选择OpenC54x Simulator以启动Simulator的运行,出现与图5.4类似的窗口。,图5.1 TI仿真器并行调试管理器,图5.2 TI仿真器 CCS运行主窗口,图5.3 SEED仿真器并行调试管理器,图5.4
12、 SEED仿真器CCS运行主窗口,在CCS集成开发环境中,除Edit窗口外,其余所有窗口和所有的工具栏都是可定位(Allow Docking)的,也就是说可将这些窗口和工具栏拖至屏幕的任何位置(包括移至主窗体之外)。在CCS中,所有的窗口都支持内容相关菜单(Context Menu)。在窗口内单击鼠标右键即可弹出内容相关菜单,菜单中包含有与该窗口相关的选项和命令。,5.3.1 菜单 在CCS集成开发环境中共有11项菜单,现在就对其中较为重要的菜单功能加以介绍。1.File菜单 File菜单提供了与文件操作有关的命令。除Open/Save/Print/Exit等常见的命令外,File菜单还列出了
13、以下几种文件操作命令,如表5.1所示。,表5.1 File菜单,表5.1 File菜单,2.Edit菜单 Edit菜单提供的是与编辑有关的命令。除去Undo/Redo/Delete/Select All/Find/Replace等常用的文件编辑命令外,CCS还支持以下几种编辑命令,如表5.2所示。,表5.2 Edit菜单,3.View菜单 在View菜单中,可以选择是否显示Standard工具栏、GEL工具栏、Project工具栏、Debug工具栏、Editor工具栏和状态栏(Status bar)。此外View菜单中还包括如表5.3所示的显示命令。在View菜单中,Graph是一个很有用的功
14、能,它可以逼真地显示信号波形。在Graph窗口中使用了两个缓冲器:获取缓冲和显示缓冲。获取缓冲驻留在实际或仿真的目标板上,它保存有你感兴趣的数据。当图形更新时,获取缓冲从实际或仿真的目标板读取数据并更新显示缓冲。显示缓冲则驻留在主机存储器中,它记录了历史数据。波形图则是根据显示缓冲的数据绘制的。,当输入所需的参数并确认后,Graph窗口从获取缓冲中接收指定长度(由Acquisition Buffer Size定义)和指定起始地址(由Start Address定义)的DSP数据。,表5.3 View菜单,表5.3 View菜单,表5.3 View菜单,4.Project菜单 CCS使用工程来管理
15、设计文档。CCS不允许直接对汇编或C源文件Build生成DSP应用程序,只有在建立工程文件的情况下,Project工具栏上的Build按钮才会有效。工程文件被存盘为.mak文件。在Project菜单中包括一些常见的命令如New/Open/Close等,此外还包括如表5.4所示的菜单命令。,表5.4 Project菜单,5Debug菜单,表5.5 Debug菜单,表5.5 Debug菜单,表5.5 Debug菜单,6Profiler菜单 剖切(Profiling)是CCS的一个重要功能。它可提供程序代码特定区域的执行统计,从而使开发设计人员能检查程序的性能,对源程序进行优化设置。使用剖切功能可以
16、观察DSP算法占用了多少CPU时间,还可以用它来剖切处理器的其他事件,如分支数、子程序调用次数及中断发生次数等。该菜单如表5.6所示。,表5.6 Profiler菜单,表5.6 Profiler菜单,图5.5 剖切统计数据,图5.6 时钟设置,7.Option菜单 Option菜单提供CCS的一些设置选项,如颜色、字体和键盘等。表5.7列出了几种较为重要的Option菜单命令。,表5.7 Option菜单,表5.7 Option菜单,在Option菜单中,存储器映射(Memory Map)是一个重要的概念,有必要对其作详细说明。1)添加一个新的存储器映射范围(1)选择OptionMemory
17、Map,将弹出Memory Map对话框。(2)在对话框中选中Enable Memory Mapping,以使能存储器映射。第一次运行CCS时,存储器映射即呈禁用状态(未选中Enable Memory Mapping),也就是说,CCS调试器可存取目标板上所有可寻址的存储器(RAM)。当使能存储器映射后,CCS调试器将根据存储器映射设置检查其可以访问的存储器。如果要存取的是未定义或保护区数据,则调试器将显示默认值而不是存取目标板上的数据。(3)选择需修改的页面(Program、Data或IO)。如果程序只使用一个存储器页面,则可以跳过这一步。,(4)按照命令文件的存储器定义,在Starting
18、 address域键入起始地址,在Length域键入存储器长度,在Attributes域选择存储器的读/写属性,再点击Add按钮即添加一个新的存储器映射范围。CCS调试器允许添加一个与已有的存储器范围有所重叠的新的存储器范围,此时重叠区域的读/写属性会作相应修改。当定义好一个新的存储器范围后,如果想更改其读/写属性,则可以定义一个新的存储器范围(与该存储器具有相同起始地址和相同范围),并单击Add按钮加入,则可将原存储器属性更改为新定义的存储器属性。,2)删除一个新的存储器映射范围 将一个已有的存储器映射属性设置为None-No Memory/Protected,可将该存储器范围删除。另一个删
19、除存储器范围的方法是在Memory Map列表框内,选中需删除的存储器范围,按Delete按钮可将其删除。,3)存取一个不合法的存储地址 当设计人员想读取一个被存储器映射保护的存储空间时,调试器将不从目标板读取数据,而是读取一个保护数据,通常为0。因此一个非法的存储地址值通常显示为0。也可在Protected Value域输入另外一个值,如0XDEAD,这样当试图读取一个非法存储地址时将清楚地给予提示。在判断一个存储地址是否合法时,CCS调试器并不根据硬件结构作出比较结果。因此,调试器不能防止程序存取一个不存在的存储地址。定义一个非法的存储器映射范围最好的方法是使用GEL嵌入函数,在运行CCS
20、时自动执行。,8GEL菜单 C5000 CCS软件本身提供C54x和C55x的GEL函数,它们在c5000.gel文件中定义。表5.8列出了c5000.gel文件中定义的GEL函数。用户还可将常用的GEL函数添加到GEL菜单中,此时需使用menuitem关键词在GEL菜单下建立一个新的下拉菜单项。此外还可使用dialog和slider关键词建立对话框和滑动条对象。,表5.8 GEL 菜 单,9.Tools菜单,表5.9 Tools 菜 单,续表,5.3.2 工具栏 CCS集成开发环境提供五种工具栏,分别为Standard Toolbar、GEL Toolbar、Project Toolbar、
21、Debug Toolbar和Edit Toolbar。这五种工具栏可在View菜单下选择是否显示。1.Standard Toolbar 如图5.7所示,标准工具栏包括以下常用工具:,图5.7 Standard工具栏,*New:新建一个文档;*Open:打开一个已存在的文档;*Save:保存一个文档,如尚未命名,则打开Save As对话框;*Cut:剪切;*Copy:拷贝;*Paste:粘贴;*Undo:取消上一次编辑操作;*Redo:恢复上一次编辑操作;*Find Next:查找下一个;*Find Previous:查找上一个;*Search Word:查找指定的文本;*Find in Fil
22、es:在多个文件中查找;*Print:打印;*Help:获取特定对象的帮助。,2.GEL Toolbar GEL工具栏提供了执行GEL函数的一种快捷方法。如图5.8所示,在工具栏的左侧文本输入框中键入GEL函数名,再点击右侧的执行按钮即可执行相应的函数。如果不使用GEL工具栏,也可以使用Edit菜单下的Edit Command Line命令执行GEL函数。,图5.8 GEL工具栏,3.Project Toolbar Project工具栏提供了与工程和断点设置有关的命令。如图5.9所示,工程工具栏提供了以下命令:,图5.9 Project工具栏,*Compile File:编译文件;*Incre
23、mental Build:对所有修改过的文件重新编译,再链接生成可执行程序;*Build All:全部重新编译链接生成可执行程序;*Stop Build:停止Build操作;*Toggle Breakpoint:设置断点;*Remove All Breakpoints:移去所有的断点;*Toggle Probe Point:设置Probe Point;*Remove All Probe Points:移去所有的Probe Point;*Toggle Profile Point:设置剖切点;*Remove All Profile Points:移去所有的剖切点。,4.Debug Toolbar如
24、图5.10所示,Debug工具栏提供以下常用的调试命令:,图5.10 Debug工具栏,*Single Step:与Debug菜单中的Step Into命令一致,单步执行;*Step Over:与Debug菜单中Step Over命令一致;*Step Out:与Debug菜单中Step Out命令一致;*Run to Cursor:运行到光标处;*Run:运行程序;*Halt:中止程序运行;*Animate:与Debug菜单中Animate命令一致;,*Quick Watch:打开Quick Watch窗口观察或修改变量,还可方便地将变量加入Watch窗口;*Watch Window:打开Wa
25、tch窗口观察或修改变量;*Register Windows:观察或编辑CPU寄存器或外设寄存器值;*View Memory:查看存储器指定地址的值;*View Stack:查看堆栈值;*View Disassembly:查看反汇编窗口。,5.Edit Toolbar如图5.11所示,Edit菜单提供了一些常用的编辑命令及书签命令。,图5.11 Edit工具栏,*Mark To:将光标放在括号前面,再点击此命令,则将标记此括号内所有文本;*Mark Next:查找下一个括号对,并标记其中的文本;,*Find Match:将光标放在括号前面,再点击此命令,则光标将跳至与之配对的括号处;*Find
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