DSP在自動目標識別中的應用

　　3.2 基于TMS320C62x的并行算法軟件開發(fā)方法

　　基于TMS320C62x的并行編譯系統(tǒng)支持C語言和匯編語言開發(fā)并行程序代碼。通常，開發(fā)ATR并行算法按照代碼開發(fā)流程的三個階段進行并行程序設計：第一階段是開發(fā)C代碼；第二階段是優(yōu)化C代碼；第三階段是編寫線性匯編代碼。以上三個階段不是必須的，如果在某一階段已經實現(xiàn)了ATR算法的功能和性能要求，就不必進入下一階段。

　?。?）開發(fā)C代碼

　　開發(fā)C代碼需要考慮的要點包括：

　　①數(shù)據(jù)結構

　　TMS320C62x編譯器定義了各種數(shù)據(jù)結構的長度：字符型（char）為8位，短整型（short）為16位，整型（int）為32位，長整形（long）為40位，浮點型（float）為32位，雙精度浮點型（double）為64位。在編寫C代碼時應當遵循的規(guī)則是：避免在代碼中將int和long型作為同樣長度處理；對于定點乘法，應當盡可能使用short型數(shù)據(jù)；對循環(huán)計數(shù)器使用int或者無符號int類型，避免不必要的符號擴展。

　?、谔岣逤代碼性能

　　應用調試器的Profile工具可以得到一個關于C代碼中各特定代碼段執(zhí)行情況的統(tǒng)計表，也可以得到特定代碼段招待所用的CPU時鐘周期數(shù)。因此可以找出影響軟件程序總體性能的C代碼段加以改進，通常是循環(huán)代碼段影響軟件程序總體性能。

　?、蹟?shù)據(jù)的定標

　　由于TMS320C62x是定點系列芯片，不支持浮點操作。在程序編寫過程中，應當盡量采用定點的數(shù)據(jù)結構。而實際處理的數(shù)據(jù)通常都是浮點的，所以需要把浮點數(shù)據(jù)通過定標轉化為整型數(shù)據(jù)處理，提高程序的處理速度。數(shù)據(jù)的定標是十分關鍵的步驟，既要使數(shù)據(jù)處理精度滿足性能要求，又要防止在數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)溢出。

　?。?）優(yōu)化C代碼

　　優(yōu)化C代碼包括向編譯器指明不相關的指令、循環(huán)展開、循環(huán)合并、使用內聯(lián)函數(shù)、使用字訪問短整型數(shù)據(jù)和軟件流水等方法。

　?、傧蚓幾g器指明不相關的指令

　　為使指令并行操作，編譯器必須確定指令間的相關性，只有不相關的指令才可以并行執(zhí)行。如果編譯器不能確定兩條指令是不相關的，則認為是相關的，安排它們串行招待。用戶可通過如下方法指明相關的指令：

　　·關鍵字const可以指定一個目標，const表示一個變量或者一個變量的存儲單元保持不變，使用const可以提高代碼的性能和適應性。

　　·一起使用-pm選項和-03選項可以確定程序優(yōu)先級。在程序優(yōu)先級中，所有源文件都被編譯成一個模塊，從而使編譯器更有效地消除相關性。

　　·使用-mt選項向編譯器說明在代碼中不存在存儲器相關性，即允許編譯器在無存儲器相關性的假設下進行優(yōu)化。

　?、谘h(huán)展開

　　循環(huán)展開就是把循環(huán)計數(shù)小的循環(huán)展開，成為非循環(huán)形式的串行程序，或者把循環(huán)計數(shù)大的循環(huán)部分展開，減少循環(huán)迭代次數(shù)，增加單個循環(huán)內的代碼，使得循環(huán)內的操作可以均勻分布在各個功能單元上，保持DSP處理器的各個功能單元滿負荷運行。

　　③循環(huán)合并

　　如果兩個循環(huán)計數(shù)差不多、循環(huán)執(zhí)行互不相同的操作，可以把它們合并在一起組成一個循不。當兩個循環(huán)的負荷都不滿時，這是非常有用的。

　?、苁褂脙嚷?lián)函數(shù)

　　TMS320C62x編譯器提供的內聯(lián)函數(shù)是直接映射為內聯(lián)指令的特殊函數(shù)，內聯(lián)函數(shù)的代碼高效、代碼長度短。用戶可以使用內聯(lián)函數(shù)并行優(yōu)化C代碼。

　?、菔褂米止?jié)訪問短整型數(shù)據(jù)

　　內聯(lián)函數(shù)中有些指令是對存儲在32位寄存器的高16位和低16位字段進行操作的。當有大量短整型數(shù)據(jù)進行操作時，可以使用字（整型數(shù)）一次訪問兩個短整型數(shù)據(jù)。然后使用內聯(lián)函數(shù)對這些數(shù)據(jù)進行操作，從而減少對內存的訪問。

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　　軟件流水是用來安排循環(huán)指令，使這個循環(huán)多次迭代并行執(zhí)行的一種技術。在編譯時使用-o2和-o3選項，編譯器可對循環(huán)代碼實現(xiàn)軟件流水；使用-o3和-pm選項，使優(yōu)化器訪問整個程序，了解循環(huán)次數(shù)；使用_nassert內聯(lián)函數(shù)，防止冗余循環(huán)產生；使用投機執(zhí)行（_mh選項）消除軟件注流水循環(huán)的排空，從而減少代碼尺寸。

　　在嵌套循環(huán)中，編譯器僅對最里面的循環(huán)執(zhí)行軟件流水，因此對招待周期很少的內循環(huán)作循環(huán)展開，外循環(huán)進行軟件流水，這樣可以改進C代碼并行執(zhí)行的性能。使用軟件流水還應當注意：盡管軟件流水循環(huán)可以包含內聯(lián)函數(shù)，但是不能包含函數(shù)調用；在循環(huán)中不可以有條件終止指令；在循環(huán)體中不可以修改循環(huán)控制變量。

　?。?）編寫線性匯編代碼

　　編寫線性匯編代碼是并行算法軟件開發(fā)流程的第三個階段。了提高并行算法軟件代碼的性能，對影響并行程序速度的關鍵C代碼可以用線性編重新編寫。編寫線性匯編代碼不需要指明使用的寄存器、指令的并行與否、指令的延遲周期和指令使用的功能單元，匯編優(yōu)化器會根據(jù)情況確定這些住處。優(yōu)化線性匯編代碼的方法包括：為線性匯編指令指定功能單元，使得最后的匯編指令并行執(zhí)行；使用字訪問短整型數(shù)據(jù)；使用軟件流水對循環(huán)進行優(yōu)化。編寫線性匯編代碼的工作量非常大，需要很長的開發(fā)周期，而且開發(fā)后的匯編代碼不能像C代碼那樣移植在其它的DSP平臺上。

　　應用上述并行程序開發(fā)方法，在TMS320C6201 EVM板上實現(xiàn)了寬帶毫米波雷達目標時延神經網絡識別算法。經過實際測試，并行算法程序執(zhí)行時間為0.850ms，滿足了目標識別算法的實時性需求。