如何編寫(xiě)電力實(shí)時(shí)應(yīng)用的運(yùn)行在DSP上的高效C代碼

2013-12-12 10:46:22 電力信息化　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）因其出色的處理能力，在包括電力應(yīng)用在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。為了滿(mǎn)足電力應(yīng)用的高實(shí)時(shí)性的要求，需要為DSP編寫(xiě)高效的代碼。目前對(duì)DSP進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，使用得最多的是C語(yǔ)

關(guān)鍵字：DSP，高效C代碼，空間效率，時(shí)間效率，電力實(shí)時(shí)應(yīng)用

1 引言

C語(yǔ)言是為人們所熟知的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。它運(yùn)用靈活，功能強(qiáng)大，受到大多數(shù)程序員的青睞，也自然成為DSP程序設(shè)計(jì)的重要語(yǔ)言。目前，幾乎所有的DSP都支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的混合編程。但C語(yǔ)言較之匯編語(yǔ)言具有可移植性強(qiáng)、可讀性強(qiáng)和編程周期短等優(yōu)勢(shì)，并且其代碼效率也接近匯編語(yǔ)言。因此，大多數(shù)的DSP程序設(shè)計(jì)都是以C語(yǔ)言為主要設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如何編寫(xiě)運(yùn)行在DSP上的高效C代碼成為DSP程序設(shè)計(jì)者最為關(guān)心的問(wèn)題。

2 DSP編程的特點(diǎn)

用C語(yǔ)言編寫(xiě)運(yùn)行在DSP上的代碼和編寫(xiě)運(yùn)行在臺(tái)式機(jī)上的代碼是不太一樣的。因此，很多用C語(yǔ)言編寫(xiě)代碼（運(yùn)行在臺(tái)式機(jī)上的代碼）的經(jīng)驗(yàn)和原則，在對(duì)DSP進(jìn)行C語(yǔ)言編程時(shí)，很可能不再適用。

2.1 DSP的存儲(chǔ)容量有限

DSP芯片都會(huì)有片內(nèi)存儲(chǔ)單元，根據(jù)廠商和型號(hào)的不同而擁有不同的容量。一般片內(nèi)存儲(chǔ)單元的容量都不大，即使擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)單元，其總的容量也是比較有限的。另外，DSP對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)單元的訪問(wèn)速度要比對(duì)外部存儲(chǔ)單元的訪問(wèn)速度快很多【3】。因此，如果能將整個(gè)代碼空間（包括程序空間和數(shù)據(jù)空間）壓縮到片內(nèi)存儲(chǔ)單元中，就可以極大地提高代碼的執(zhí)行速度。

2.2 DSP代碼的執(zhí)行時(shí)間有限

DSP得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因在于DSP在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理時(shí)，體現(xiàn)出其無(wú)與倫比的速度優(yōu)勢(shì)。因此，DSP的應(yīng)用場(chǎng)合一般都是對(duì)執(zhí)行時(shí)間有嚴(yán)格限制的場(chǎng)合。例如電網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)采集、輸電保護(hù)和事故分析等都對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了比較高的要求，通常系統(tǒng)的動(dòng)作需要在很短的時(shí)間內(nèi)完成。

3 編寫(xiě)高效的C代碼

由于DSP程序設(shè)計(jì)具有存儲(chǔ)容量限制和執(zhí)行時(shí)間限制的兩個(gè)主要的特點(diǎn)，所以高效的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)顯得尤為重要。這里的高效指兩個(gè)方面：空間效率高和時(shí)間效率高。空間效率高是指DSP代碼盡量占用較少的代碼空間；時(shí)間效率高是指DSP代碼盡量在較短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完畢。

3.1 提高代碼的空間效率

一段代碼所占用的代碼空間主要包括兩個(gè)方面：程序空間和數(shù)據(jù)空間。程序空間是指代碼中的C語(yǔ)言指令所占用的空間；數(shù)據(jù)空間是指代碼中申明和定義的數(shù)組、變量和常量等所占用的空間。

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