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定点DSP C55X实现浮点相关运算解析
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2017-11-02
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引 言
DSP结构可以分为定点和浮点型两种。其中，定点型DSP可以实现整数、小数和特定的指数运算，它具有运算速度快、占用资源少、成本低等特点;灵活地使用定点型DSP进行浮点运算能够提高运算的效率。目前对定点DSP结构支持下的浮点需求也在不断增长，主要原因是：实现算法的代码往往是采用C/C++编写，如果其中有标准型的浮点数据处理，又必须采用定点DSP器件，那么就需要将浮点算法转换成定点格式进行运算。同时，定点DSP结构下的浮点运算有很强的可行性，因为C语言和汇编语言分别具有可移植性强和运算效率高的特点，因此在定点DSP中结合C语言和汇编语言的混合编程技术将大大提高编程的灵活度，以及运算速度。
大多数DSP的开发工具只是在C语言的基础上支持标准的浮点运算，而定点DSP硬件一般都是面向定点的运算，不支持标准的浮点运算，缺乏硬件的支持极大地限制了浮点的应用，因而标准的浮点运算在实际定点DSP应用中并不多见。C5509是一款16位定点DSP。在本文中，对C5509输入FTSK信号，用C语言和汇编语言混合编程的方式对输入浮点型的FTSK信号进行相关运算，并输出浮点运算结果。这种方法的特点是：在C语言中方便地进行数据格式转化，在汇编语言中进行乘法和加法运算，既达到很高的运算精度，又极大地提高了运算效率。
1 定点DSP C语言开发环境中的浮点数据格式
在定点DSP中，整型数是用16位二进制格式来存储的，但是DSP的C语言和汇编语言中定义的单精度浮点型数据都是标准C语言浮点表示格式。这种格式在C55X中，符合IEEE754标准。它定义了单精度32位和双精度64位的格式。32位IEEE754单精度标准中，第一位是符号位，其后8位用来存放指数，最后23位用来存放小数尾数，如下：
在IEEE754单精度浮点标准中，明确包含了符号位，第32位用作符号位。尾数进行了归一化，以产生一个1.f格式的数，f是小数部分，占用分配的23位。因为规格化的数最左一位总是1，所以不需要存储该位，在该格式中它是隐式的。这样一个n位的尾数实际上存放了一个n+l位数。为使尾数规格化，指数被适当增减，来跟踪规格化所需的左右移位数以及小数点。
最常用的是用8位指数表示0～255，即O
其中：s是符号位，0为正数，1为负数;e是指数位，无符号8位;f是尾数的小数部分，23位。
DSP结构可以分为定点和浮点型两种。其中，定点型DSP可以实现整数、小数和特定的指数运算，它具有运算速度快、占用资源少、成本低等特点;灵活地使用定点型DSP进行浮点运算能够提高运算的效率。目前对定点DSP结构支持下的浮点需求也在不断增长，主要原因是：实现算法的代码往往是采用C/C++编写，如果其中有标准型的浮点数据处理，又必须采用定点DSP器件，那么就需要将浮点算法转换成定点格式进行运算。同时，定点DSP结构下的浮点运算有很强的可行性，因为C语言和汇编语言分别具有可移植性强和运算效率高的特点，因此在定点DSP中结合C语言和汇编语言的混合编程技术将大大提高编程的灵活度，以及运算速度。
大多数DSP的开发工具只是在C语言的基础上支持标准的浮点运算，而定点DSP硬件一般都是面向定点的运算，不支持标准的浮点运算，缺乏硬件的支持极大地限制了浮点的应用，因而标准的浮点运算在实际定点DSP应用中并不多见。C5509是一款16位定点DSP。在本文中，对C5509输入FTSK信号，用C语言和汇编语言混合编程的方式对输入浮点型的FTSK信号进行相关运算，并输出浮点运算结果。这种方法的特点是：在C语言中方便地进行数据格式转化，在汇编语言中进行乘法和加法运算，既达到很高的运算精度，又极大地提高了运算效率。
1 定点DSP C语言开发环境中的浮点数据格式
在定点DSP中，整型数是用16位二进制格式来存储的，但是DSP的C语言和汇编语言中定义的单精度浮点型数据都是标准C语言浮点表示格式。这种格式在C55X中，符合IEEE754标准。它定义了单精度32位和双精度64位的格式。32位IEEE754单精度标准中，第一位是符号位，其后8位用来存放指数，最后23位用来存放小数尾数，如下：
在IEEE754单精度浮点标准中，明确包含了符号位，第32位用作符号位。尾数进行了归一化，以产生一个1.f格式的数，f是小数部分，占用分配的23位。因为规格化的数最左一位总是1，所以不需要存储该位，在该格式中它是隐式的。这样一个n位的尾数实际上存放了一个n+l位数。为使尾数规格化，指数被适当增减，来跟踪规格化所需的左右移位数以及小数点。
最常用的是用8位指数表示0～255，即O
其中：s是符号位，0为正数，1为负数;e是指数位，无符号8位;f是尾数的小数部分，23位。
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