如何編寫(xiě)電力實(shí)時(shí)應(yīng)用的運(yùn)行在DSP上的高效C代碼

2013-12-12 10:46:22 電力信息化　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）因其出色的處理能力，在包括電力應(yīng)用在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。為了滿足電力應(yīng)用的高實(shí)時(shí)性的要求，需要為DSP編寫(xiě)高效的代碼。目前對(duì)DSP進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，使用得最多的是C語(yǔ)

了能真正發(fā)揮register關(guān)鍵字的作用，在選擇被修飾的變量時(shí)需要作充分的考慮。

3.2.4循環(huán)嵌套問(wèn)題

循環(huán)語(yǔ)句是程序設(shè)計(jì)中常用的語(yǔ)句，有時(shí)候甚至需要嵌套使用。在嵌套時(shí)有一個(gè)原則，外循環(huán)的循環(huán)次數(shù)盡量少，內(nèi)循環(huán)的循環(huán)次數(shù)盡量多。因?yàn)槌绦蛟谶M(jìn)入循環(huán)的時(shí)候需要設(shè)置一些寄存器，外循環(huán)的次數(shù)太多會(huì)使得程序多次進(jìn)入內(nèi)循環(huán)而帶來(lái)較大的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。例如：

for(m=0;m<10;m++)

{

for(n=0;n<1000;n++)

{

……

}

這段代碼的執(zhí)行效率要比下面代碼的執(zhí)行效率高。

for(m=0;m<1000;m++)

{

for(n=0;n<10;n++)

{

……

}

3.2.5 減少除法的使用

除法運(yùn)算無(wú)論在浮點(diǎn)DSP還是定點(diǎn)DSP中都是比較復(fù)雜的，需要消耗比較多的指令周期【6】。因此需要盡量減少除法的使用，特別是大規(guī)模除法的使用。在某些細(xì)節(jié)上也應(yīng)該注意用其他更高效的指令來(lái)取代除法。

例如，在進(jìn)行除以2和除以4等除以2的冪次的操作時(shí)，用移位的方式來(lái)代替。這樣做的效果是一樣的，但是執(zhí)行的時(shí)間效率卻要高很多。在很多對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行放大和縮小的操作中，如果縮放的倍數(shù)不需要十分精確，也完全可以用移位來(lái)代替。

3.2.6 使用查表法

查表法是一種常用的方法，在很多時(shí)候犧牲一些數(shù)據(jù)空間建立一個(gè)表，換來(lái)的是時(shí)間效率的極大提高。查表法在信道編碼中的使用尤為常見(jiàn)，例如Viterbi編碼。如果不使用查表的方法，Viterbi編碼需要通過(guò)對(duì)移位寄存器中的各個(gè)位進(jìn)行處理，以得到編碼的結(jié)果。這個(gè)過(guò)程雖然不是很復(fù)雜，但是和查表的方法相比，其時(shí)間效率還是非常低的。如果我們建立一個(gè)表，表的下標(biāo)是移位寄存器的狀態(tài)，用二進(jìn)制數(shù)表示；表的內(nèi)容是移位寄存器在該狀態(tài)下時(shí)Viterbi編碼器所對(duì)應(yīng)的輸出。這樣就建立了編碼移位寄存器狀態(tài)和Viterbi編碼器輸出的單射關(guān)系。通過(guò)移位寄存器的狀態(tài)來(lái)查表，直接得到Viterbi編碼器的輸出。查表的方法省去了編碼的過(guò)程，大大提高了代碼的時(shí)間效率。

在上面提到的減少除法的使用時(shí)，我們介紹了一些簡(jiǎn)單的取代除法運(yùn)算的其他操作。實(shí)際上，查表的方法也是一種可以取代除法運(yùn)算的方法。除以一個(gè)數(shù)，等于乘以一個(gè)數(shù)的倒數(shù)。我們可以通過(guò)事先建立倒數(shù)表的方法，來(lái)變除法為乘法。這樣的方法對(duì)被除數(shù)的范圍有一定要求，范圍不能太大。否則，要么表的規(guī)模太大，要么計(jì)算精度會(huì)下降得比較厲害。但這不失為是一種取代除法運(yùn)算的很好的方法，合理得建立倒數(shù)表可以很好得解決這種存儲(chǔ)空間和計(jì)算精度的矛盾。

3.2.7 算法的優(yōu)化

最后要提到的，實(shí)際上也最重要的就是算法的優(yōu)化。精練的算法比粗糙的算法時(shí)間效率高很多

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責(zé)任編輯：和碩涵

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