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方法

　　基于TMS320C62x的并行編譯系統支持C語言和匯編語言開發并行程序代碼。通常，開發ATR并行算法按照代碼開發流程的三個階段進行并行程序設計：第一階段是開發C代碼；第二階段是優化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了ATR算法的功能和性能要求，就不必進入下一階段。

　　（1）開發C代碼

　　開發C代碼需要考慮的要點包括：

　　①數據結構

　　TMS320C62x編譯器定義了各種數據結構的長度：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型數據；對循環計數器使用int或者無符號int類型，避免不必要的符號擴展。

　　②提高C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行情況的統計表，也可以得到特定代碼段招待所用的CPU時鐘周期數。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，通常是循環代碼段影響軟件程序總體性能。

　　③數據的定標

　　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據結構。而實際處理的數據通常都是浮點的，所以需要把浮點數據通過定標轉化為整型數據處理，提高程序的處理速度。數據的定標是十分關鍵的步驟，既要使數據處理精度滿足性能要求，又要防止在數據處理過程中出現溢出。

　　（2）優化C代碼

　　優化C代碼包括向編譯器指明不相關的指令、循環展開、循環合并、使用內聯函數、使用字訪問短整型數據和軟件流水等方法。

　　①向編譯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先級。在程序優先級中，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化。

　　②循環展開

　　循環展開就是把循環計數小的循環展開，成為非循環形式的串行程序，或者把循環計數大的循環部分展開，減少循環迭代次數，增加單個循環內的代碼，使得循環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循環合并

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

　　④使用內聯函數

　　TMS320C62x編譯器提供的內聯函數是直接映射為內聯指令的特殊函數，內聯函數的代碼高效、代碼長度短。用戶可以使用內聯函數并行優化C代碼。

　　⑤使用字節訪問短整型數據

　　內聯函數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。當有大量短整型數據進行操作時，可以使用字（整型數）一次訪問兩個短整型數據。然后使用內聯函數對這些數據進行操作，從而減少對內存的訪問。

　　⑥軟件流水

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

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

　　（3）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，匯編優化器會根據情況確定這些住處。優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行；使用字訪問短整型數據；使用軟件流水對循環進行優化。編寫線性匯編代碼的工作量非常大，需要很長的開發周期，而且開發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方法，在TMS320C6201 EVM板上實現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，并行算法程序執行時間為0.850ms，滿足了目標識別算法的實時性需求。