<已解决>如何优化从SRAM(XData)倒数据到外设的代码

2万 · 2009-3-22 10:21

俺的MP3经过n次尝试后,发现P89V51RD2的硬件SPI无法以同一种模式分时访问SPI总线上的两个设备SD卡和VS1003B,只好回头.重新考虑优化代码,用软件方式实现高速播放.
俺的目标是流畅播放256Kbps的MP3,争取上到320Kbps

先贴上代码:

void main(void)
{
    unsigned char xdata *pDataPoint;
    unsigned char ucCount;
    unsigned char uci;

    pDataPoint = ucTestDataBuff;

    for(ucCount=0; ucCount<255; ucCount++)
    {
        *pDataPoint++ = ucCount;
    }

    while(1)
    {
         //以下代码段模拟将数据发送到VS1003B模块，未考虑忙信号，用于测试模拟SPI发码能达到的最快的C语言程序

        ucCount = 16;
        while(ucCount--)
        {

            uci = 32;
            while(uci--)
            {
                SD_SPI_WriteByte(*pDataPoint++);

              }
        }
          //发码结束
        ucCount=88;            //测试语句，用于设置断点
    }
}

通过跟踪汇编,发现那段32字节While循环,还大有潜力可挖,pDataPoint指针变量的取数和加1操作,C语言编译居然没有采用INC DPTR指令来实现SRAM的指针操作,而是外加两个寄存器,构成指向SRAM的指针,然后对先对RX指针加1,再送到DPL和DPH,再用MOVX指令取数,太浪费了,在SD_SPI_WriteByte函数中辛苦省下的Clk全给它白白空耗掉了.

当然如此操作也是有它的道理的,DPTR是通用的,不能做为长期指针,任何进程只有短期使用权.

讨论的重点就是以下核心部分


        ucCount = 16;
        while(ucCount--)
        {

            uci = 32;
            while(uci--)
            {
                SD_SPI_WriteByte(*pDataPoint++);

              }
        }

在C51语言中,如何直接操作DPTR(对DPTR加１),除了嵌入汇编代码,还有更好的办法吗?

以下是较为合理的伪代码
{
    DPL = DPL_BAK;
    DPH = DPH_BAK;

    R_COUNT = 32

loop_32Byte_Send_Enter:

    MOVX ACC,DPTR;
    SD_SPI_Send(ACC)
    INC DPTR

    DJNZ RCOUNT loop_32Byte_Send_Enter

    DPL_BAK = DPL  ;
    DPH_BAK = DPH

}

2万 · 2009-3-22 10:24

测试包见下述压缩文件：
相关链接:https://bbs.21ic.com/upfiles/img/20093/2009322102211187.rar

2万 · 2009-3-22 10:26

2万 · 2009-3-22 10:38

根据VS1003b的３２字节FiFO特性，只要保证总线上数据流能翻一倍，就能保证数据不断流，即要求单机数据传输速度达到640Kbps,折合成字节,就是８０k字节／秒
俺的板子上使用的２４Ｍ晶体，单片机工作在６时钟周期，１uS能够执行４条指令．

如果能在１０uS（可执行４０条机器周期）能完成一个从ＳＲＡＭ中取数据并转换成串行数据输出的操作，则可高达１００Ｋ字节/s

同理80K字节／Ｓ,速度间隔必须在１２．５uS内完成，方能不断流，也就是所有操作必须将机器周期限定在５０以内

大家多出招吧，ＳＰＩ总线软件并转串数据操作已经优化到最快了．
就是下面这段：也是２１ＩＣ上诸多高人擂出来的．

sbit ACC0 = ACC^0;
sbit ACC1 = ACC^1;
sbit ACC2 = ACC^2;
sbit ACC3 = ACC^3;
sbit ACC4 = ACC^4;
sbit ACC5 = ACC^5;
sbit ACC6 = ACC^6;
sbit ACC7 = ACC^7;

void SD_SPI_WriteByte(unsigned char  ucSendData)
{
    ACC = ucSendData;

//Bit7 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit7;
    c_SPI_SI = ACC7;
//    c_SPI_SI = CY;

    Macro_Set_CLK_High();

//Bit6 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit6;
    c_SPI_SI = ACC6;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit5 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit5;
    c_SPI_SI = ACC5;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit4 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit4;
    c_SPI_SI = ACC4;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit3 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit3;
    c_SPI_SI = ACC3;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit2 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit2;
    c_SPI_SI = ACC2;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit1 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit1;
    c_SPI_SI = ACC1;

    Macro_Set_CLK_High();
//Bit0 Shift Out To SD Card
    Macro_Set_CLK_Low();
//    c_SPI_SI = WriteData_Bit0;
    c_SPI_SI = ACC0;

    Macro_Set_CLK_High();
}

2万 · 2009-3-22 11:18

要快的话只能用嵌入汇编（老Hot的数组也是嵌入汇编），
而51的话最快的SPIrit还是串口模式0，8个指令周期即可完成，而且这8个指令周期内你还刚好可以完成数据搬移、准备工作。

2万 · 2009-3-22 11:36

（包括他自己的数据计算等功能子程序），因为它要保证所有的子程序都遵循统一的入口、出口参数规则。（别的编译器其实也是一样的）
然后，LCALL和RET 又会分别占用2个周期

所以，优化的第一点就是避免参数传递，--可以把循环和子功能写到一个函数里；
优化的第二点，把(i++)循环改成do{}while(--i);或者for(i=n;i;i--){;}
这就可以让编译器编译出DJNZ代码了，而(i++）或while(uci--)之类的写法由于判断和减的顺序不对，从语义上就不应该被编译成DJNZ
对于大于256次的循环，应该用多个字节搞个多层循环，把他们全部用单字节变量循环的方式，这样整体的循环效率最高

当然，对速度没要求时还是可以优先照顾程序可读性的，而直接用uint

只要合理的优化下，就算是51这么老的东东，用来操作VS1003b放320Kbps的数据流也是一点问题都没有的

1万 · 2009-3-22 17:12

2万 · 2009-3-22 17:24

俺就想了解除了汇编,是否有还有其它能直接操纵DPTR的方式,而采用的是C51的写法,因为许多地方还有可能用到DPTR,甚至双DPTR的使用.

1万 · 2009-3-22 17:45

否则很难把变量直接分配给DPTR,导致赋值都要浪费很多时间,而用汇编却是很容易的事.
据说IAR的51也不错,可以看看它的反汇编,参考一下.

只看该作者 · 2009-3-23 08:59

2万 · 2009-3-23 13:10

在线嵌入式汇编，使用#pragma asm 后，源程序先编译成汇编文件，再生成可执行文件，仿真调试时，直接进入汇编文件，没法玩．
最后还是用老办法，用Ｃ文件生成一汇编函数框架，自己填充内容．再将汇编文件加入项目．这样很方便，能在Ｃ层次仿真调试．

2万 · 2009-3-23 13:15

; .SendPackageToVS1003B.SRC generated from: SendPackageToVS1003B.c
; COMPILER INVOKED BY:
;        C:KeilC51BINC51.EXE SendPackageToVS1003B.c BROWSE DEBUG OBJECTEXTEND SRC(.SendPackageToVS1003B.SRC)

SPI_CLK        BIT     P1.7
SPI_MOSI    BIT     P1.5
SPI_MISO    BIT     P1.6
ACC_7        BIT    ACC.7
ACC_6        BIT    ACC.6
ACC_5        BIT    ACC.5
ACC_4        BIT    ACC.4
ACC_3        BIT    ACC.3
ACC_2        BIT    ACC.2
ACC_1        BIT    ACC.1
ACC_0        BIT    ACC.0

NAME    SENDPACKAGETOVS1003B

?PR?SendDataPackageToVS1003B?SENDPACKAGETOVS1003B SEGMENT CODE
    PUBLIC    SendDataPackageToVS1003B
; //生成发数据到VS1003B的源C程序框架
;
;
; void SendDataPackageToVS1003B(void)

    RSEG  ?PR?SendDataPackageToVS1003B?SENDPACKAGETOVS1003B
SendDataPackageToVS1003B:
            ; SOURCE LINE # 4
; {
            ; SOURCE LINE # 5
;
; }
            ; SOURCE LINE # 7
;Save Background
    PUSH B
    PUSH ACC

;Initialize Loop Count Register
    MOV B,#20H

;Loop Enter
  SendOneByte_To_VS1003B_LoopEnter_1:
      ;Loop Body
        MOVX A,@DPTR;

    ;Send Byte Bit7
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_7
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit6
        CLR SPI_CLK            ;1
        MOV C,ACC_6            ;1
        MOV SPI_MOSI,C            ;2
        SETB SPI_CLK            ;1

    ;Send Byte Bit5
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_5
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit4
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_4
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit3
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_3
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit2
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_2
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit1
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_1
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

    ;Send Byte Bit0
        CLR SPI_CLK
        MOV C,ACC_0
        MOV SPI_MOSI,C
        SETB SPI_CLK

        INC DPTR
    ;loop untill The 32 Byte Send Complete
    DJNZ B,SendOneByte_To_VS1003B_LoopEnter_1

;Restore Background
    POP ACC
    POP B
    RET
; END OF SendDataPackageToVS1003B

    END

2万 · 2009-3-23 13:21

                        DPH_BAK = (unsigned char )(Sector_Buf)>>8;
            DPL_BAK = (unsigned char )(Sector_Buf);

while(ucCount)
            {

//                if(CheckVS1003B_DRQ())
                if(MP3_DREQ)
                {
                    Mp3SelectData();

                    DPH = DPH_BAK;
                    DPL = DPL_BAK;                //4735

                    SendDataPackageToVS1003B();            //Sum Cost is 1482
                    //This Speed is enough for Play 320Kbps MP3 Music File, Because the Max Up Limited is 50X32 = 1600


                    DPH_BAK = DPH;
                    DPL_BAK = DPL;

                    Mp3DeselectData();
                    ucCount--;
                }
                else
                {
                    ComShowString(c_COM1,"Now Mcu is free:");
                    if(!GetIR_Remote_Status())        //检测到红外线遥控信号的起始位
                    {

                        IRProcess();
                        ucOldKeyValue = c_Key_NoUse;
                    }

2万 · 2009-3-23 13:30

串口看不到＂ＭＣＵ　is Free＂的调试信息．大家看看还有什么招，俺只有用硬件的招了，软件优化就看大家了的．
备注：
mp3selectData(),mP3DeselectData()均是用#define 定义的单指令操作，无调用开销．

只看该作者 · 2009-3-23 15:24

不如全部用汇编写吧，哈哈，最高效了

1万 · 2009-3-23 20:39

PUSH B
PUSH ACC
...
POP ACC
POP B
非中断程序可以自由使用任意寄存器而不用保存,这是编译规则决定的,这又可以节约一点时间了...

2万 · 2009-3-24 09:11

再把负荷很轻的串口用软件方式来模拟

当然，最好的办法还是换个IC，就别再去折磨51了:-)

只看该作者 · 2009-3-24 13:26

这些问题全能解决

只看该作者 · 2009-3-24 13:52

看到51的256的堆栈就觉得没有前途

2万 · 2009-3-24 14:03

单独用SPI读写SD卡用SCR = 0x50,SPI总线速度高达48/4=12M,可全速访问
单独用SPI读写SD卡用SCR = 0x54,SPI总线速度不能取最大,大了VS1003B吃不消.让人头疼的就是这两个芯片挂在一条SPI线上时,无法统一SCR(SPI总线控制寄存器),已用仿真器调试和测试了n次.

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