DSP編程技巧之：編譯流程與處理器選項(xiàng)

　　在我們有關(guān)DSP的論壇、博客和一些互動(dòng)活動(dòng)中，網(wǎng)友經(jīng)常會(huì)問(wèn)一些有關(guān)“編程技巧”的問(wèn)題。

　　關(guān)于編程技巧的定義，也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，例如實(shí)現(xiàn)一個(gè)很復(fù)雜的多層嵌套的指針設(shè)計(jì)算是一種編程熟練的體現(xiàn)吧;又或者用C/C++的高級(jí)特性做了很復(fù)雜的功能，但是編譯器不能完全支持，例如某種內(nèi)存的動(dòng)態(tài)重分配方法，這時(shí)對(duì)編譯器特性的熟悉就顯得很重要了。

　　接下來(lái)我們就聊一聊DSP編程技巧里面有關(guān)編譯技巧的一些問(wèn)題，具體的分類包括編譯器的選項(xiàng)、代碼的優(yōu)化、庫(kù)文件的使用、代碼實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境等等;了解了這些具體的問(wèn)題，對(duì)于解決在編譯和鏈接程序的時(shí)候經(jīng)常遇到的讓人摸不著頭腦的警告和錯(cuò)誤也是很有幫助的;因?yàn)槌绦虻恼Z(yǔ)法錯(cuò)誤很容易被編譯器發(fā)現(xiàn)并定位到具體的代碼中，而鏈接器輸出的那些莫名其妙的警告是很難定位的，如果理解了編譯流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的作用所在，就有了對(duì)癥下藥的入口。編譯器主要以TI的CCS編譯器為例，目標(biāo)器件為28系列，相比6000系列的，28系列的要稍微簡(jiǎn)單一些。

　　首先要了解一下基于CCS開發(fā)的一個(gè)完整流程，以免“只見樹木，不見森林”：

　　因?yàn)楹苌儆形臋n把它們的具體漢語(yǔ)含義講清楚，所以在此我們要用通俗的語(yǔ)言描述一下各個(gè)部分：

　　1. 在這個(gè)流程中，與我們編程效率直接相關(guān)的就是C/C++編譯器了(如果沒(méi)有使用匯編直接編寫的話)，它的直接用途是將C/C++代碼編譯為針對(duì)DSP匯編指令集的匯編代碼。

　　目前的C和C++語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)有好幾個(gè)版本，CCS的編譯器目前支持的版本包括：

　　C語(yǔ)言的C89和C99版本的ISO標(biāo)準(zhǔn)(C99部分支持，主要是與C89一樣的特性)：通俗的講就是我們學(xué)過(guò)的C語(yǔ)言里常用的功能都是支持的，除了一些多字節(jié)字符和一些極少數(shù)的特性等。不清楚的可以參考Kernighan和Ritchie編寫的C語(yǔ)言書籍《The C Programming Language》第二版。

　　C++語(yǔ)言的2003版本的的ISO標(biāo)準(zhǔn): 可以參考Ellis和Stroustrup編寫的經(jīng)典書籍《The Annotated C++ Reference Manual》。同時(shí)也支持一部分的嵌入式C++特性。因?yàn)镃++的特性眾多，而許多并不適用于這樣一種嵌入式的環(huán)境，所以不支持的特性相比C要多一些。

　　2. 匯編器的作用是將匯編語(yǔ)言代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言(目標(biāo)文件)，這里的匯編代碼包括前面由C/C++生成的匯編代碼和我們直接編寫的匯編代碼。

　　3. 鏈接器是作用是把所有的庫(kù)文件、目標(biāo)文件等鏈接成為一個(gè)可執(zhí)行的目標(biāo)文件，其中包含程序的機(jī)器代碼和數(shù)據(jù)，以及其他用來(lái)鏈接和加載該程序所需的信息(在TI DSP上是COFF格式，通俗地講就是.out二進(jìn)制文件)，同時(shí)根據(jù)內(nèi)存地址的分配對(duì)各目標(biāo)文件進(jìn)行重定位，并解析外部參考，例如在一個(gè)源程序里引用另一個(gè)源程序中定義的變量就可以理解為外部參考，假如一個(gè)目標(biāo)文件引用了一個(gè)未定義的符號(hào)symbol，則鏈接器搜索其他目標(biāo)文件中定義的全局符號(hào)，找到匹配的符號(hào)修補(bǔ)指令。否則報(bào)告一個(gè)錯(cuò)誤;所以有時(shí)候編譯所有程序完成在鏈接的時(shí)候會(huì)提示xxx symbol為定義，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的文件沒(méi)有加到工程里面?！　?. 歸檔器archiver：也可以叫壓縮器，看一下我們常用的壓縮軟件winrar的全稱winrar archiver就不難理解了。

　　5. 實(shí)時(shí)支持庫(kù)：包括標(biāo)準(zhǔn)C和C++的運(yùn)行支持函數(shù)、編譯器公用程序函數(shù)、浮點(diǎn)運(yùn)算函數(shù)和C編譯器支持的I/O函數(shù)，

　　6. 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序：把編譯、鏈接等步驟生成的可執(zhí)行文件，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制文件，例如.HEX格式，然后可以燒寫到EEPROM、FLASH等外部存儲(chǔ)器之中。

　　7. 絕對(duì)列表器：讀取目標(biāo)文件并輸出.abs文件，通過(guò)匯編.abs文件可產(chǎn)生含有絕對(duì)地址的列表文件，從而使得我們不用手工費(fèi)時(shí)費(fèi)力地去創(chuàng)建列表文件。這本來(lái)不就是軟件該做的事情嗎:-D

　　8. 交叉引用列表：與3中外部參考解析相關(guān)的，它用目標(biāo)文件產(chǎn)生參照列表文件，可顯示符號(hào)及其定義，以及符號(hào)所在的源文件。

　　9. C/C++命名還原工具：C/C++編譯器會(huì)將程序中的變量名、函數(shù)名轉(zhuǎn)換成內(nèi)部名稱，這個(gè)過(guò)程被稱作Name Mangling，反過(guò)程被稱作Name Demangling，即命名還原工具。內(nèi)部名稱包含了變量或函數(shù)的更多信息，例如編譯器看到?g_var@@3HA，就知道這是：int g_var。具體的還原規(guī)則一般是不開放給我們用戶的，只要編譯器知道就行了。

　　10. 調(diào)試工具：例如我們電腦上裝的CCS軟件，讓我們可以用斷點(diǎn)、圖形窗口等進(jìn)行軟件的調(diào)試。

　　此外，并沒(méi)有明確列在前面的流程中，但是隱含在流程中，或者我們也有可能會(huì)用到的工具或者流程包括：

　　1. 優(yōu)化工具：在編譯時(shí)對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化的工具，可以根據(jù)我們期望的優(yōu)化級(jí)別，進(jìn)行從不優(yōu)化到直至CPU寄存器級(jí)別的優(yōu)化。

　　2. 反編譯器：可以對(duì)目標(biāo)文件進(jìn)行解碼，顯示對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言。在CCS的調(diào)試模式下，我們可以打開disassembler窗口，然后單步運(yùn)行，就能看到一條條的匯編指令是如何執(zhí)行的了。

　　3. 加載器：把可執(zhí)行的二進(jìn)制文件復(fù)制到DSP的內(nèi)存中，并運(yùn)行啟動(dòng)程序，使得程序從程序入口處開始運(yùn)行，這個(gè)入口地址可能是地址0，也可能是帶有一個(gè)偏移量的地址，這個(gè)具體的值我們可以以后再具體討論。

　　4. 其它：補(bǔ)充一下名詞的定義，包括：

　　符號(hào)：在整個(gè)編譯、鏈接的過(guò)程中都會(huì)使用到符號(hào)symbol的概念，簡(jiǎn)單地理解，符號(hào)就是指一些變量、函數(shù)名字等。

　　庫(kù)文件：多個(gè)目標(biāo)文件的壓縮包，包含了所有目標(biāo)文件定義的全局符號(hào)的索引。在源程序中如果找不到某些符號(hào)的定義，鏈接器從嘗試從庫(kù)里面提取出對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件，然后鏈接到可執(zhí)行文件里。

　　也許你已經(jīng)熟練使用了CCS好多年，可是當(dāng)某一天出現(xiàn)一個(gè)與cl2000有關(guān)的錯(cuò)誤的時(shí)候，突然間也摸不著頭腦了;例如使用老版本的還不支持C2000 FPU的CCS來(lái)編譯28335的程序，cl2000就會(huì)提示你各種不支持然后報(bào)錯(cuò)不運(yùn)行了。Cl2000.exe是神馬?

　　Cl2000.exe就是和我們的程序編譯密切相關(guān)的編譯器了，使用的方法是：

　　cl2000 [編譯器選項(xiàng)] [需要編譯的文件] [--運(yùn)行鏈接器 [鏈接器選項(xiàng)] 目標(biāo)文件]]

　　使用方法看起來(lái)很復(fù)雜，還好CCS已經(jīng)幫我們調(diào)用它了(或者說(shuō)CCS就是一個(gè)框架，它完成的編譯、調(diào)試、鏈接等功能幾乎都需要調(diào)用一些別的exe來(lái)執(zhí)行，所以你可能體會(huì)過(guò)升級(jí)了一些庫(kù)文件、編輯器版本等，界面文件等卻不需要進(jìn)行任何的更改)，這些句子會(huì)顯示在工程的屬性里面。當(dāng)然如果你想親自體驗(yàn)一把，也可以在ccs安裝目錄下面的toolscompilerc2000_6.1.5bin下面找到它，即cl2000.exe，然后用命令行的方式運(yùn)行起來(lái))。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子：

　　cl2000 -v28 symtab.c file.c seek.asm --run_linker --library=lnk.cmd

　　--output_file=myprogram.out　　在上面的例子中，如果需要編譯的文件，例如幾個(gè).c或者.asm找不到，CCS就會(huì)提示xxx.c或者xxx.asm找不到或者未定義了;或者你改了目標(biāo)文件的名字，例如改成了a.out，但是加載程序到DSP中的時(shí)候卻仍然使用更改前的b.out，自然有可能出現(xiàn)預(yù)料之外的結(jié)果了：在以前幫助網(wǎng)友解決問(wèn)題的時(shí)候，確實(shí)出現(xiàn)過(guò)這樣的狀況。

　　明白了編譯器的調(diào)用方法之后，我們就更進(jìn)一步，揭開編譯器中形形色色選項(xiàng)的神秘面紗，從此看到編譯器提示的形形色色的警告和錯(cuò)誤不再用發(fā)怵。

　　具體說(shuō)來(lái)，編譯器的選項(xiàng)有多大20個(gè)大類，超過(guò)一百個(gè)具體的選項(xiàng)。當(dāng)然這些選項(xiàng)是有輕重之分的，有的是必須用到的，例如支持一下FPU等功能;有的則是不常接觸的，例如MISRA這樣的汽車工業(yè)軟件可靠性檢查，只有在對(duì)軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)才會(huì)用到。所以我們首先看一下最常用的選項(xiàng)，例如處理器的選項(xiàng)，它們的意義在于定義了在編譯程序時(shí)CPU的模式。補(bǔ)充一點(diǎn)是，cl2000的幫助里看到的選項(xiàng)都是很長(zhǎng)的名字，在CCS里面為了書寫方便(因?yàn)檫x項(xiàng)框就那么點(diǎn)面積啊)，一般用別名來(lái)代替;沒(méi)有別名的則直接使用選項(xiàng)名字。