基于XC166单片机的DSP 优化方法

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    引言
       与专用数字信号处理器（DSP）相比，英飞凌的C166单片机的DSP性能相当差，为了提高C166单片机的DSP处理能力，英飞凌推出了新的16位单片机系列XC166，XC166系列单片机与C166单片机的最主要的区别在于，XC166中的CPU核加入了乘法－累加（MAC）单元，用于提高DSP的功能。MAC单元在XC166中是以一个算法处理单元出现的，类似于CPU中的算术逻辑（ALU）单元。这种结构的优点是可以保持XC166与C166的兼容性。
       MAC单元有自己的寻址模式和指令集，MAC指令集是专为开发DSP程序而设计的。独立的寻址模式是为了保证MAS指令能在1个机器周期内完成对2个操作数的间接寻址。与XC166中的一般寻址模式不同，MAC寻址模式有2个地址指针（IDX0/IDX1）及2对地址偏移指针（QX0/QX1，QR0/QR1）用于对双操作数寻址。另外，
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（2）汇编程序
       在汇编程序中实现数据组处理有多种方法，比如数组操作，数组读入/写出等。
       1、数组操作。数组操作是将多个不同的短操作数装入一个长位数的寄存器，然后进行运算操作。比如，1个16位的寄存器可以装入2个8位的来自A/D转换器的数据。下面举例说明数据组处理在汇编程序中的应用。

      



       2、数组读入写出。这种方法是将多个短操作数合并为一个长操作数后进行读入/写出操作，如上面例子中的输入/输出部分。

       1.2 数据存储器交织

       数据存储器交织的目的是通过重新排列数据在存储器中的位置，以使得程序读写数据的时间最短，比如有2个8位的复数x和y，一般情况下，复数将按下列顺序存入内存：real（x），image（x），real（y），image（y）。但如果想使得读取复数的实部更容易，可以把数据重新排列如下：real（x），real（y），image（x），image（y），如图2所示。

                          



       1.3 循环展开
       循环展开是一种非常传统的程序优化方法，可以用于所有程序优化中，循环展开的目的是通过重复循环中的程序，减少循环次数，从而减少循环判断指令的执行次数，以此来降低程序执行所需的机器周期，下面举一个例子来说明循环展开在XC164CS单片机中的应用。








       1.4 指令流水线重排

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第7级--写回。所有外部操作数以及剩余的，在内部DPRAM空间内的操作器被写回。定位在内部SRAM中的操作数进入写回缓冲区。
       下面给出一个具体例子：
     



        


       上面程序的指令流水线如表1所列，（Tn表示机器周期）

       2.2 数据相关性排除
       在XC166的CPU中，由于指令流水线的设计要求，在使用通用寄存器（GPRs）的指令之间存在一些数据相互依赖的情况，尽管XC166单片机已经使用了专用硬件来检测及解决数据相关性，但仍然有一些不可避免的数据相关性。在编程时，可以充分利用数据相关性来达到程序优化的目的，比如，在用GPR作为间接寻址指针时，如果PGR中的地址值被改变，间接寻址操作必须等待2个机器指令周期后，才能使用GPR作为地址指针寻址。在这种情况下，可以在这2个等待机器周期内插入2条其他单机器周期指令，充分利用这2个周期的等待时间以便程序更优化。
       下面举一个例子：

     



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