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如何編寫電力實時應用的運行在DSP上的高效C代碼

2013-12-12 10:46:22 電力信息化　點擊量：評論 (0)

摘要：數(shù)字信號處理器（DSP）因其出色的處理能力，在包括電力應用在內的各個領域得到十分廣泛的應用。為了滿足電力應用的高實時性的要求，需要為DSP編寫高效的代碼。目前對DSP進行程序設計時，使用得最多的是C語

準庫函數(shù)中所使用的數(shù)組操作方式。也許指針方式在很多時候比下標方式來得更方便，然而下標方式比指針方式具有更高的效率。因此，在DSP程序設計中在能使用下標方式的地方盡量使用下標方式。

例如下面一個初始化數(shù)組的函數(shù)，用指針方式寫成：

void InitArray(int *array, int arrayLenth)

{

int n;

for(n=0;n<arrayLength;n++)

{

*array++=0;

}

用下標方式寫成：

void InitArray(int *array, int arrayLenth)

{

int n;

for(n=0;n<arrayLength;n++)

{

array[n]=0;

}

用下標方式寫成的函數(shù)，其執(zhí)行的時間效率要比用指針方式寫成的函數(shù)高很多。

3.2.2 少用判斷語句和分支語句

判斷語句和分支語句的使用會打斷流水線，因而嚴重降低程序的執(zhí)行效率。從DSP的匯編指令集中可以看得很清楚，一條同時完成乘法和加法的復雜指令只需要DSP的一個指令周期，而一條簡單的條件跳轉指令則需要DSP的六條指令周期【4】【5】。究其原因，條件跳轉語句將打斷流水線。在C代碼中，if…else…語句和switch…case…語句都屬于條件跳轉語句。因此，判斷語句和分支語句的使用會降低代碼的時間效率，要盡量少用。

在實際操作時，可以通過各種方法來避免判斷語句和分支語句的使用，用其他代碼取而代之。例如下面的返回最大值的函數(shù)，如果使用判斷語句，函數(shù)一般寫成如下形式：

int MaxOfTwo(int a, int b)

{

if(a>b)

{

return a;

}

else

{

return b;

}

我們可以改寫這個函數(shù)以避免判斷語句的使用，改寫后的函數(shù)如下：

int MaxOfTwo(int a, int b)

{

unsigned int c;

c=a<b;

return (a-c*(a-b));

}

改寫后的函數(shù)比改寫前的函數(shù)具有更高的時間效率。

3.2.3 register關鍵字的使用

在多數(shù)DSP程序設計中，都允許使用register關鍵字【2】。它的作用就在于將register關鍵字所修飾的變量放在DSP的寄存器中，而不是放在片內存儲器中。由于DSP對寄存器的訪問速度比對片內存儲器的訪問速度還要快，因此提高了代碼的時間效率。特別是作為循環(huán)的計數(shù)變量，更需要放入寄存器中。例如前面提到的初始化數(shù)組的函數(shù)，如果寫成：

void InitArray(int *array, int arrayLenth)

{

for(n=0;n<arrayLength;n++)

{

array[n]=0;

}

則變量n將被放入寄存器。雖然多數(shù)DSP編譯器的自動優(yōu)化功能有時候會根據自己的判斷自動將一些沒有進行register修飾的變量放入寄存器，但是編譯器的選擇往往不是最明智的，需要人為添加register修飾詞。如果register變量太多，以至于寄存器的數(shù)目不夠，編譯器會忽視一部分register修飾詞，因此不會造成程序的錯誤。但這不代表所有的變量都可以放入寄存器中。為