引 言
    DSP結構可以分為定點和浮點型兩種。其中，定點型DSP可以實現整數、小數和特定的指數運算，它具有運算速度快、占用資源少、成本低等特點；靈活地使用定點型DSP進行浮點運算能夠提高運算的效率。目前對定點DSP結構支持下的浮點需求也在不斷增長，主要原因是：實現算法的代碼往往是采用C／C++編寫，如果其中有標準型的浮點數據處理，又必須采用定點DSP器件，那么就需要將浮點算法轉換成定點格式進行運算。同時，定點DSP結構下的浮點運算有很強的可行性，因為C語言和匯編語言分別具有可移植性強和運算效率高的特點，因此在定點DSP中結合C語言和匯編語言的混合編程技術將大大提高編程的靈活度，以及運算速度。
    大多數DSP的開發工具只是在C語言的基礎上支持標準的浮點運算，而定點DSP硬件一般都是面向定點的運算，不支持標準的浮點運算，缺乏硬件的支持極大地限制了浮點的應用，因而標準的浮點運算在實際定點DSP應用中并不多見。C5509是一款16位定點DSP。在本文中，對C5509輸入FTSK信號，用C語言和匯編語言混合編程的方式對輸入浮點型的FTSK信號進行相關運算，并輸出浮點運算結果。這種方法的特點是：在C語言中方便地進行數據格式轉化，在匯編語言中進行乘法和加法運算，既達到很高的運算精度，又極大地提高了運算效率。

1 定點DSP C語言開發環境中的浮點數據格式
    在定點DSP中，整型數是用16位二進制格式來存儲的，但是DSP的C語言和匯編語言中定義的單精度浮點型數據都是標準C語言浮點表示格式。這種格式在C55X中，符合IEEE754標準。它定義了單精度32位和雙精度64位的格式。32位IEEE754單精度標準中，第一位是符號位，其后8位用來存放指數，最后23位用來存放小數尾數，如下：

    在IEEE754單精度浮點標準中，明確包含了符號位，第32位用作符號位。尾數進行了歸一化，以產生一個1．f格式的數，f是小數部分，占用分配的23位。因為規格化的數最左一位總是1，所以不需要存儲該位，在該格式中它是隱式的。這樣一個n位的尾數實際上存放了一個n+l位數。為使尾數規格化，指數被適當增減，來跟蹤規格化所需的左右移位數以及小數點。
    最常用的是用8位指數表示0～255，即O<e<255：

   
    其中：s是符號位，0為正數，1為負數；e是指數位，無符號8位；f是尾數的小數部分，23位。
    例如：IEEE754格式下浮點正數00110001001111l000000001000000000的十進制表示為：

2 相關運算的實現
2．1 數據提取方式
    在本軟件設計中，FTSK輸入數據的頻率包含800Hz，1200Hz、1600Hz、2020Hz，通過相關運算提取800Hz信號。具體參數是：FTSK輸入數據的采樣率為8000Hz。相關運算輸入數據：每次運算對輸入數據先提取l600個點，并分離出這些數據的最后40個點；然后對下一個輸入數據提取1600個點，并把剛才取的40個點加在這1600個點后面組成l640長度的數組，作為相關運算的輸入。這樣做的原因是，最大限度地消除每次提取的l600個點相鄰部分的影響，提高相關輸出的精準度。相關運算的輸入數據都為浮點型，而通過MATLAB仿真計算出來的系數也都為小于l的浮點數。通過在C語言中調用匯編語言，在定點C5509中實現此浮點運算，并輸出用800Hz相關運算提取出的波形。
2.2 C5509中實現浮點運算方法
    此相關運算的輸人是浮點型數據，相關系數是小于1的單精度浮點型數。對于定點DSP，由于不能直接進行浮點數的乘法運算，因此必須對輸入數據進行類型轉換。首先，相關運算的輸入數據是FTSK浮點數據。在C語言中，單精度浮點數據是以IEEE754標準存儲的32位數據，而C5509中C語言調用匯編語言，是通過寄存器AR0從C語言傳遞給匯編語言的是數據指針，這個指針是指向16位數據的，所以相關的輸入32位浮點數要先轉化為16位整型數據。本文這樣實現：C程序中先把浮點數據乘以10后(提高運算精度)，強制類型轉化為整型數據，然后把此16位數據的指針賦給調用匯編的入口參數，即通過寄存器AR0傳遞到匯編程序中。然后，在匯編程序中，相關的系數是小于l的小數；在DSP中，匯編語言直接定義的格式是將其轉換為16位二進制2的補碼表示形式(例如0．8用8×32 768／lO來表示)。從匯編程序入口進入的、經過強制類型轉換的整型數據也是以16位二進制形式存儲的，通過與16位的小數相乘得到的是32位數，存儲在累加器A中。其中，前16位是運算結果的整數部分，后16位是小數部分。由于從匯編語言程序返回C程序的參數是16位的，故取運算結果的高16位(此前已經把輸入數據乘以lO，最大限度地提高了運算精度，這里直接取高16位)。把這16位數據返回C程序，得到整型數據，再強制類型轉化為單精度浮點型數據，再除以10，即得到了最后相關運算的結果。經實際運算檢驗，通過這種方法在C5509里進行浮點運算，最終結果實現了很高的精度，而且通過調用匯編語言，極大地提高了運算的效率。
2．3 仿真
    實際在用戶板上用TI公司提供的CCS Emulator調試程序，實現了硬件仿真；而對此DSP算法來說，也可用TI公司提供的軟件仿真器(Simulator)實現軟件仿真。
    TI公司提供的軟件CCS中有一項強大的探測點功能。它是一個開發算法的工具，將計算機數據文件傳送到目標板或計算機的緩沖區中提供DSP軟件應用，而且可以通過CCS提供的圖形窗口觀察輸入/輸出數據波形。
    本次算法設計中利用CCS的斷點和探測點進行數據的輸入，利用圖形窗口觀察輸入／輸出的波形。
2．4 實際運算的結果分析
    從輸入波形可以看到，有4種不同的頻率，可以算出最低頻率是800 Hz，經過800 Hz相關運算得出的輸入波形與輸出波形對比如圖1所示。

    在圖l中，可以看到輸入波形中頻率最低的波形。2個波峰時間差(即周期)是0．0054-0．00416=0．00124s，取倒數是806．45，所以此波形是800Hz部分；再看輸出波形，4個尖峰正好分別對應輸入4個800 Hz頻率分量。如果在后面再加上低通濾波器。就可以濾出更平滑的曲線，如圖2所示。

2.5 測試程序運行時間
    CCS中提供了～種評價器(profiler)。它通過收集在指定代碼區間程序執行的統計性能，確定程序中各段所花費的處理器時間，從而識別并消除性能發揮的瓶頸，縮短程序的執行時間，使程序更有效；利用評價器分析可以確定執行某個特殊的函數花費了多少個時鐘周期，以及對它調用的頻繁度等。
    本設計中相關浮點運算通過C語言編程和C、匯編語言混合編程兩種方式的對比，用CCS提供的評價器可以測出，調用匯編語言的方式比純C語言編程方式，速度提高了51．2％。

結語
    在定點DSP中進行浮點運算，要經過復雜的數據格式轉化，因此用定點DSP取代浮點DSP，在降低設備成本的情況下，必定會提高研發的成本。
    如果直接把IEEE754標準的32位單精度浮點數據轉化為16位整型數，要經過相當復雜的過程，在滿足一定精度的前提下，可以使用本文的轉化方式。使用C語言和匯編語言混合編程的方法，達到了大大提高運算效率的目的，不失為很靈活的編程方法。