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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：1878 評論 (0)

摘要：數字信號處理器（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

準庫函數中所使用的數組操作方式。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組的函數，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，其執行的時間效率要比用指針方式寫成的函數高很多。

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，如果使用判斷語句，函數一般寫成如下形式：

int MaxOfTwo(int a, int b)

{

if(a>b)

{

return a;

}

else

{

return b;

}

我們可以改寫這個函數以避免判斷語句的使用，改寫后的函數如下：

int MaxOfTwo(int a, int b)

{

unsigned int c;

c=a<b;

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

}

改寫后的函數比改寫前的函數具有更高的時間效率。

3.2.3 register關鍵字的使用

在多數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。特別是作為循環的計數變量，更需要放入寄存器中。例如前面提到的初始化數組的函數，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DSP編譯器的自動優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