TMS320F2812代碼運(yùn)行性能的研究
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TMS320F2812是目前性能非常優(yōu)秀的32位定點(diǎn)DSP，集成了多種外設(shè)。對TMS320F2812開發(fā)通常利用TI公司的CCS2集成開發(fā)環(huán)境，使用JTAG接口仿真器連接目標(biāo)板，可以不占用用戶資源實(shí)現(xiàn)全速／斷點(diǎn)調(diào)試；仿真調(diào)試完成后對CMD文件進(jìn)行相關(guān)修改，并用RTS2800_FL04830．LIB替換RTS2800N．LIB，必要時(shí)對程序中變量與函數(shù)分配的空間做部分調(diào)整后，編譯項(xiàng)目得到輸出文件；在CCS2集成開發(fā)環(huán)境中完成下載、加密等操作后，斷電脫離仿真機(jī)，成為獨(dú)立運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)。
然而，相當(dāng)多的應(yīng)用設(shè)計(jì)者常常面臨程序仿真通過，但獨(dú)立運(yùn)行失敗的情況，表現(xiàn)均為程序代碼運(yùn)行性能比估計(jì)的要差很多，以致來不及處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。由于代碼在Flash中運(yùn)行的時(shí)間比在SARAM中仿真的時(shí)間長，有的設(shè)計(jì)試驗(yàn)出現(xiàn)在Flash中運(yùn)行比仿真慢4倍以上的結(jié)果，使設(shè)計(jì)只能停留在仿真通過的層次上。
1 分析
TI公司提供的一篇文檔資料spra958e．pdf，描述了在內(nèi)部Flash中運(yùn)行程序的相關(guān)知識，說明當(dāng)在RAM中仿真速度為150 MIPS時(shí)，相應(yīng)Flash中的執(zhí)行速度可達(dá)90～lOO MIPS；同時(shí)。在此文檔資料中提供了參考實(shí)例，但介紹性文字較多，實(shí)現(xiàn)高性能的具體配置方式描述不夠具體。經(jīng)反復(fù)閱讀TI公司的其他相關(guān)文檔資料，并編程對比實(shí)驗(yàn)，筆者摸索出實(shí)現(xiàn)Flash中運(yùn)行速度達(dá)到RAM中仿真速度的75％左右的方法，與TI指標(biāo)相符合。下面詳細(xì)說明試驗(yàn)程序與方法。限于篇幅，只列出與試驗(yàn)過程密切相關(guān)部分的配置情況。試驗(yàn)程序使用的空間分配如表1所列。
試驗(yàn)程序如下：
下面是CMD文件關(guān)鍵內(nèi)容。因RAM仿真與下載Flash所用CMD文件有差異，故為節(jié)省篇幅，混合寫在一起，差異部分參見說明。
試驗(yàn)程序運(yùn)行時(shí)，用示波器在TMS320F2812的XF輸出腳可以測量到重復(fù)脈沖(如圖1所示)，表2為對應(yīng)的測量結(jié)果。
函數(shù)InitFlash()設(shè)置了等待參數(shù)。在100 MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘條件下，筆者的實(shí)例能保證正常執(zhí)行的最佳參數(shù)；而其他設(shè)置會產(chǎn)生運(yùn)行速度慢，或過快但運(yùn)行不穩(wěn)定的結(jié)果。觀察表2的測量結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)各方式下T1時(shí)間不變，原因?yàn)橹噶睢癮sm(“RPT#248||NOP”)”取指令只執(zhí)行一次，然后在DSP中內(nèi)部循環(huán)執(zhí)行250次，而只有取指令才涉及等待參數(shù)問題，所以在試驗(yàn)的4種條件下T1基本相同(畢竟還是存在取指令過程，每種條件下T1并非完全一致，有微小差別)。因Flash本身訪問速度比SARAM要慢，指令需要插入等待周期。
表2說明了下載到Flash中運(yùn)行時(shí)的速度與在SARAM中仿真時(shí)相比，有所下降。T2／T3／T4雖然同為數(shù)據(jù)傳送花費(fèi)時(shí)間，但因分布空間不同，對應(yīng)匯編指令數(shù)和指令類型相應(yīng)有增減，故表現(xiàn)出不同的執(zhí)行時(shí)間，其中數(shù)據(jù)在外部RAM中傳輸比在內(nèi)部SARAM中傳輸要慢。
表2還顯示出下載到Flash中運(yùn)行，如果同時(shí)對芯片加密，則應(yīng)當(dāng)特別注意變量分配的空間位置。加密后Flash處于安全模塊中，如果變量分配到HO，那么由于H0是非安全塊，DSP工作時(shí)可以在兩種模塊中動態(tài)切換，不需要開發(fā)者附加代碼。描述參見TI文檔資料中的CSM章節(jié)，但并未說明需要額外增加時(shí)間開銷。LOL1是安全塊，如果變量分配到L0L1或是沒有加密，則因不存在安全與非安全模塊的切換時(shí)間開銷，速度比較快。當(dāng)采用保護(hù)芯片知識產(chǎn)權(quán)而需要加密Flash時(shí)必須注意分配變量空間，把對運(yùn)行速度敏感的參數(shù)分配到LOLl中，否則會發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行速度降低到仿真時(shí)的1／4。由于內(nèi)部SARAM空間有限，應(yīng)用系統(tǒng)往往需要外擴(kuò)RAM，數(shù)據(jù)交換將比在內(nèi)部SARAM執(zhí)行時(shí)有所增多。
2 結(jié)論
通過前面的試驗(yàn)，可以得到幾個(gè)在TMS320F2812應(yīng)用開發(fā)中，運(yùn)行于Flash中的代碼如何提高性能的指導(dǎo)原則：
①根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘選擇合適的等待參數(shù)；
②數(shù)據(jù)分配空間從指令類型與數(shù)量上影響程序執(zhí)行效率；
③Flash加密后，對執(zhí)行速度有快速性要求的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)在CMD文件中指定運(yùn)行空間在SARAM的L0L1段，并注意變量分配的段空間。
設(shè)計(jì)系統(tǒng)如果滿足上面幾個(gè)原則，那么程序執(zhí)行效率就可達(dá)到SARAM仿真時(shí)的70％。
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